Электрическое поле — одна из составляющих электромагнитного поля; особый вид материи, существующий вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может быть обнаружено благодаря его силовому воздействию на заряженные тела.
Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика — напряжённость электрического поля — векторная
физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на
положительный пробный заряд, помещённый в данную точку пространства, к
величине этого заряда. Направление вектора напряженности совпадает в
каждой точке пространства с направлением силы, действующей на
положительный пробный заряд.
В классической физике,
применимой при рассмотрении крупномасштабных (больше размера атома)
взаимодействий, электрическое поле рассматривается как одна из
составляющих единого электромагнитного поля и проявление
электромагнитного взаимодействия. В квантовой электродинамике — это компонент электрослабого взаимодействия.
В классической физике система уравнений Максвелла описывает взаимодействие электрического поля, магнитного поля и воздействие зарядов на эту систему полей.
Сила Лоренца описывает воздействие электромагнитного поля на частицу.
Эффект поля заключается в том, что при воздействии
электрического поля на поверхность электропроводящей среды в её
приповерхностном слое изменяется концентрация свободных носителей
заряда. Этот эффект лежит в основе работы полевых транзисторов.
Основным действием электрического поля является силовое воздействие на неподвижные
(относительно наблюдателя) электрически заряженные тела или частицы.
Если заряженное тело фиксировано в пространстве, то оно под действием
силы не ускоряется. На движущиеся заряды силовое воздействие оказывает и
магнитное поле (вторая составляющая силы Лоренца). Энергия электрического поля
Электрическое поле обладает энергией. Плотность этой энергии определяется величиной поля и может быть найдена по формуле
где E — напряжённость электрического поля, D — индукция электрического поля.
Классификация
Однородное поле
Направление линий напряжённости между двумя разнозаряженными пластинами
Однородное поле — это электрическое поле, в котором напряжённость
одинакова по модулю и направлению во всех точках пространства.
Приблизительно однородным является поле между двумя разноимённо
заряженными плоскими металлическими пластинами. В однородном
электрическом поле линии напряжённости направлены параллельно друг
другу.
Наблюдение электрического поля в быту
Для того, чтобы создать электрическое поле, необходимо создать электрический заряд.
Натрите какой-нибудь диэлектрик о шерсть или что-нибудь подобное,
например, пластиковую ручку о собственные чистые волосы. На ручке
создастся заряд, а вокруг — электрическое поле. Заряженная ручка будет
притягивать к себе мелкие обрывки бумаги. Если натирать о шерсть предмет
большей ширины, например, резиновую ленту, то в темноте можно будет
видеть мелкие искры, возникающие вследствие электрических разрядов.
Электрическое поле часто возникает возле телевизионного экрана (относится к телевизорам с ЭЛТ) при включении или выключении телеприёмника. Это поле можно почувствовать по его действию на волоски на руках или лице.
Электрическое поле внутри проводников с избыточными зарядами
Из опытов, приводимых в электростатике, известно, что избыточные
заряды привнесённые в проводник извне, перемещаются к поверхности
проводника и остаются у поверхности проводника. Само перемещение
избыточных зарядов к поверхности проводника свидетельствует о наличии
электрического поля внутри проводника в период перемещения к поверхности
проводника.
Электрическое поле внутри проводников с недостатком собственных электронов
При недостатке собственных электронов тело получает положительный заряд «дырочной» природы. Дырки при этом ведут себя подобно электронам и также распределяются по поверхности тела.
|