Сила, яка породжується електричними зарядами

Напруженість електричного поля є векторною величиною, а значить має чисельну величину і напрямок. Величина напруженості електричного поля має свою розмірність, яка залежить від способу її обчислення.

Електрична сила взаємодії зарядів описується як безконтактне дію, а інакше кажучи має місце дальнодействие, тобто дія на відстані. Для того, щоб описати таке дальнодействие зручно ввести поняття електричного поля і з його допомогою пояснити дію на відстані.

Давайте візьмемо електричний заряд, який ми позначимо символом Q. Цей електричний заряд створює електричне поле, тобто він є джерелом дії сили. Так як у всесвіті завжди є хоча б один позитивний і хоча б один негативний заряд, які діють один на одного на будь-якому, навіть нескінченно далекій відстані, то будь-який заряд є джерелом сили, а значить доречно опис створюваного ними електричного поля. У нашому випадку заряд Q є джерелом електричного поля і ми будемо його розглядати саме як джерело поля.

Сила, яка породжується електричними зарядами

Напруженість електричного поля джерела заряду може бути виміряна за допомогою будь-якого іншого заряду, що знаходиться десь в його околицях. Заряд, який використовується для вимірювання напруженості електричного поля називають пробним зарядом, так як він використовується для перевірки напруженості поля. Пробний заряд має деяку кількість заряду і позначається символом q.

При приміщенні пробного заряду в електричне поле джерела сили (заряд Q), пробний заряд буде відчувати дію електричної сили – або тяжіння, або відштовхування. Силу можна позначити як це зазвичай прийняти у фізиці символом F. Тоді величину електричного поля можна визначити просто як відношення сили до величини пробного заряду.

Сила, яка породжується електричними зарядами

Якщо напруженість електричного поля позначається символом E, то рівняння може бути переписано в символічній формі як

Сила, яка породжується електричними зарядами

Стандартні метричні одиниці вимірювання напруженості електричного поля виникають з його визначення. Таким чином напруженість електричного поля визначається як сила рівна 1 Ньютону (Н) поділеній на 1 Кулон (Кл). Напруженість електричного поля вимірюється в Ньютон / Кулон чи інакше Н / Кл. В системі СІ також вимірюється в Вольт / метр. Для розуміння суті такого предмета як напруженість електричного поля набагато важливіше розмірність в метричній системі в Н / Кл, тому як в такий розмірність відбивається походження такої характеристики як напруженість поля. Позначення в Вольт / Метр робить поняття потенціалу поля (Вольт) базовим, що в деяких областях зручно, але не у всіх.

У наведеному вище прикладі беруть участь два заряду Q (джерело) і q пробний. Обидва цих заряду є джерелом сили, але який з них слід застосовувати в вищенаведеної формулі? У формулі присутній тільки один заряд і це пробний заряд q (НЕ джерело).

Напруженість електричного поля не залежить від кількості пробного заряду q. На перший погляд це може привести вас в замішання, якщо, звичайно, ви задумаєтеся над цим. Біда в тому, що не всі мають корисну звичку думати і перебувають в так званому блаженному невігластві. Якщо ви не думаєте, то і замішання такого роду у вас і не виникне. Так як же напруженість електричного поля не залежить від q, якщо q присутній в рівнянні? Відмінний питання! Але якщо ви подумаєте про це трохи, ви зможете відповісти на це питання. Збільшення кількості пробного заряду q – скажімо, в 2 рази – збільшиться і знаменник рівняння в 2 рази. Але відповідно до Закону Кулона, збільшення заряду також збільшить пропорційно і породжуються силу F. Збільшиться заряд в 2 рази, тоді і сила F зросте в той же кількість разів. Так як знаменник в рівнянні збільшується в два рази (або три, або чотири), то і чисельник збільшиться в стільки ж разів. Ці два зміни компенсують один одного, так що можна сміливо сказати, що напруженість електричного поля не залежить від кількості пробного заряду.

Таким чином, незалежно від того, якої кількості пробний заряд q використовується в рівнянні, напруженість електричного поля E в будь-якої заданої точки навколо заряду Q (джерела) буде однаковою при вимірюванні або обчисленні.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (2 votes, average: 4.50 out of 5)

Сила, яка породжується електричними зарядами