Электрическое поле (Ерюткин Е.С.)

Введение

В природе существуют разные виды взаимодействий между телами. Мы знаем, что тела притягиваются к Земле под действием силы тяжести, а магниты могут притягивать металлические предметы. Но есть ещё одно удивительное взаимодействие — электрическое. Оно проявляется тогда, когда тела получают электрический заряд.
Если натереть пластмассовую палочку шерстью, а стеклянную — шёлком, то первая начнёт притягивать кусочки бумаги, а вторая — лёгкие ниточки. Эти явления впервые наблюдали ещё в древности, когда замечали, что натёртый янтарь («электрон» на греческом языке) способен притягивать мелкие предметы. Так родилось слово «электричество».

Чтобы объяснить, как заряженные тела могут взаимодействовать на расстоянии, физики ввели понятие электрического поля — особой формы материи, существующей вокруг заряженных тел.

Особенности взаимодействия заряженных тел

Когда два тела электризуются, между ними возникает сила притяжения или отталкивания.

• Если оба тела заряжены одинаково (оба положительно или оба отрицательно), они отталкиваются.

• Если заряды разные, то тела притягиваются.

Эти силы могут действовать даже тогда, когда тела не соприкасаются. Например, если поднести к заряженной эбонитовой палочке лёгкий бумажный шарик, он начнёт двигаться, хотя между ними есть воздух.

Такое взаимодействие объясняется существованием электрического поля. Заряженное тело создаёт вокруг себя поле, которое распространяется во все стороны. Другие заряды, попадая в это поле, испытывают воздействие.

Силы, с которыми поле действует на заряды, называют электрическими силами.

Электрическое поле

Электрическое поле — это особая форма материи, которая существует вокруг любого заряженного тела и действует на другие заряды.
Оно не имеет цвета, запаха и массы, но его можно обнаружить по действию на пробный заряд.

Чтобы количественно описать поле, вводят понятие напряжённости электрического поля — физической величины, показывающей, с какой силой поле действует на единичный положительный заряд.

​

где

• E — напряжённость электрического поля (Н/Кл),

• F — сила, с которой поле действует на заряд,

• q — величина заряда (Кл).

Если напряжённость велика, поле сильное; если мала — слабое.

Опыты по демонстрации действия электрического поля

Чтобы увидеть действие электрического поля, учёные проводят простые, но наглядные опыты.

Опыт 1. Взаимодействие заряженных тел

Возьмём два шарика, подвешенных на нитях, и зарядим их одинаково. Шарики начнут отталкиваться друг от друга. Если же один из них перезарядить противоположным зарядом, они притянутся.
Этот опыт показывает, что между заряженными телами действуют силы, передаваемые через пространство.

Опыт 2. Электрическое поле и пробный заряд

Поместим маленький лёгкий шарик (пробный заряд) рядом с заряженным телом. Шарик отклоняется — значит, на него действует сила поля. Если изменять положение шарика и отмечать направления сил, можно получить картину линий электрического поля.

Опыт 3. Линии электрического поля

Для наглядности можно использовать металлические пластины, подключённые к источнику напряжения, и насыпать между ними манную крупу или семена. После лёгкого встряхивания частицы выстраиваются вдоль силовых линий электрического поля. Эти линии показывают, как распределяется поле между заряженными телами.

Опыт 4. Поле положительного и отрицательного заряда

Если сделать два заряда противоположных знаков, то линии поля начинаются от положительного заряда и заканчиваются на отрицательном. Это показывает, что поле направлено от плюса к минусу.

Свойства электрического поля

1. Электрическое поле существует вокруг любого заряженного тела.

2. Поле может действовать на другие заряженные тела, даже если между ними нет прямого контакта.

3. Направление поля определяется по действию на положительный заряд.

4. Поле обладает энергией — при движении заряда в поле совершается работа.

5. Электрическое поле может изменяться во времени, порождая магнитное поле (об этом вы узнаете позже).

Значение изучения электрического поля

Электрическое поле — основа всех электрических явлений. Оно объясняет, как работают электростатические приборы, разряд молнии, телевизоры, копировальные машины и даже живые клетки.
В дальнейшем, изучая электрические цепи, конденсаторы и электромагнитные волны, вы узнаете, что электрическое поле — это одна из самых важных форм существования материи.

Вопросы для самопроверки

1. Что такое электрическое поле и как его можно обнаружить?

2. Как взаимодействуют между собой заряженные тела?

3. Почему тела с одинаковыми зарядами отталкиваются, а с разными — притягиваются?

4. Что показывает напряжённость электрического поля?

5. Как направлены линии электрического поля между разноимёнными зарядами?

6. Какие опыты позволяют продемонстрировать действие электрического поля?

7. Почему говорят, что электрическое поле существует вокруг каждого заряженного тела?

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