Электрическое поле (Гребенюк Ю.В.)

Введение

Когда мы сталкиваемся с электрическими явлениями, мы наблюдаем силы, действующие на заряженные тела даже на расстоянии — без прямого соприкосновения. Почему, если потереть эбонитовую палочку о шерсть, она притягивает мелкие кусочки бумаги? Как объяснить, что два одинаково заряженных тела отталкиваются, а разноимённо заряженные — притягиваются?
Чтобы понять эти явления, физики ввели понятие поля — особой формы материи, которая существует вокруг тел и передаёт взаимодействие между ними.

Опыт №1. Возникновение понятия поля

Представим, что у нас есть два шарика, подвешенных на нитях. Если один из них зарядить, то, приближая другой, мы заметим, что шарики взаимодействуют — отталкиваются или притягиваются. Даже если между ними ничего нет, сила всё равно действует.
Так возникает идея: вокруг заряженного тела существует электрическое поле, которое распространяется в пространстве и действует на другие заряды. Это поле нельзя увидеть, но его можно обнаружить по действию на пробный заряд.

Виды полей

В природе существует несколько видов полей, и все они выполняют одну и ту же роль — обеспечивают взаимодействие между телами на расстоянии.

1. Гравитационное поле — возникает вокруг любого тела, обладающего массой, и притягивает другие тела. Пример: притяжение Земли, удерживающее нас на поверхности.

2. Электрическое поле — возникает вокруг электрически заряженных тел и действует на другие заряды.

3. Магнитное поле — создаётся движущимися зарядами (например, током в проводнике) и действует на другие токи и магниты.

Все поля обладают свойством распространяться в пространстве и переносить энергию.

Электрическое поле

Электрическое поле — это особая форма материи, которая окружает заряженные тела и действует на другие заряды.
Оно невидимо, но его действие проявляется через силы притяжения и отталкивания.
Для описания электрического поля используют понятие напряжённости электрического поля, обозначаемой буквой E.
Она показывает, с какой силой поле действует на единичный положительный заряд.

Напряжённость можно определить по формуле:

​

где
F — сила, с которой поле действует на заряд,
q — величина этого заряда.

Свойства электрического поля

1. Электрическое поле существует вокруг любого заряженного тела.

2. Оно действует на все другие заряженные тела, находящиеся в области его действия.

3. Поле можно изобразить с помощью силовых линий — воображаемых линий, направление которых показывает, куда действует сила на положительный заряд.

4. Силовые линии начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных.

5. Чем гуще линии, тем сильнее поле.

Поляризация диэлектриков

Если поместить диэлектрик (непроводник) в электрическое поле, то внутри него заряды немного смещаются: положительные — в сторону отрицательного полюса, а отрицательные — к положительному. Это явление называется поляризацией диэлектрика.
Поляризация не создаёт новых зарядов, но изменяет распределение электрического поля внутри и вокруг вещества. Именно благодаря этому конденсаторы способны накапливать больше заряда при том же напряжении, если между пластинами находится диэлектрик.

Электрическое поле в жизни и технике

Электрическое поле играет огромную роль в нашей жизни. Оно лежит в основе работы телевизоров, радиопередатчиков, микросхем, конденсаторов, сенсорных экранов и даже живых организмов. Например, нервные импульсы — это тоже процессы, связанные с движением заряженных частиц и электрическим полем.

Изучение электрического поля — это первый шаг к пониманию электрических цепей, электромагнитных волн и современных технологий связи.

Вопросы для самопроверки

1. Что называют электрическим полем?

2. Как можно обнаружить электрическое поле?

3. Чем электрическое поле отличается от гравитационного?

4. Как определяется напряжённость электрического поля?

5. Что показывают силовые линии электрического поля?

6. Как изменяется направление силовых линий для положительного и отрицательного зарядов?

7. Что происходит с диэлектриком в электрическом поле?

8. Где можно встретить проявления электрического поля в жизни и технике?