Напряженность поля: сущность и основные характеристики
Электрическое поле, согласно элементарным физическим представлениям, есть не что иное, как особый вид материальной среды, возникающий вокруг заряженных тел и влияющий на организацию взаимодействия между такими телами с определенной конечной скоростью и в строго ограниченном пространстве.
Уже давно доказано, что электрическое поле может возникать как у неподвижных, так и у находящихся в движении тел. Основным признаком наличия этого вида материи является его воздействие на электрические заряды.
Одной из главных количественных характеристик электрического поля является понятие «напряженность поля». В числовом выражении этот термин означает отношение силы, которая действует на пробный заряд, непосредственно к количественному выражению этого заряда.
E = F / q пр.
То, что заряд пробный, означает, что он сам никакого участия в создании данного поля не принимает, а его величина настолько мала, что не ведет ни к каким искажениям исходных данных. Напряженность поля измеряется в В/м, что условно равно Н/Кл.
Известный английский исследователь М. Фарадей ввел в научный оборот метод графического изображения электрического поля. По его мнению, этот особый вид материи на чертеже должен изображаться в виде непрерывных линий. Они впоследствии стали называться «линии напряженности электрического поля», а их направление, исходя из основных физических законов, совпадает с направлением напряженности.
Силовые линии необходимы, чтобы показать такие качественные характеристики напряженности, как густота или плотность. При этом плотность линий напряженности зависит от их количества на единицу поверхности. Создаваемая картина силовых линий позволяет определить количественное выражение напряженности поля на отдельных его участках, а также узнать, каким образом она изменяется.
Достаточно любопытными свойствами обладает электрическое поле диэлектриков. Как известно, диэлектрики – это вещества, в которых практически нет свободных заряженных частиц, поэтому, как следствие, они не способны проводить электрический ток. К таким веществам следует отнести в первую очередь все газы, керамику, фарфор, дистиллированную воду, слюду и т.д.
Для того чтобы определить напряженность поля в диэлектрике, следует пропустить через него электрическое поле. Под его действием связанные заряды в диэлектрике начинают смещаться, однако покинуть пределы своих молекул они не в состоянии. Направленность смещения подразумевает, что положительно заряженные смещаются вдоль направления электрического поля, а отрицательно заряженные – против. В результате этих манипуляций внутри диэлектрика возникает новое электрическое поле, направление которого прямо противоположно внешнему. Это внутреннее поле заметно ослабляет внешнее, следовательно, напряженность последнего падает.
Напряженность поля является его важнейшей количественной характеристикой, которая прямо пропорционально той силе, с которой этот особый вид материи действует на внешний электрический заряд. Несмотря на то, что увидеть эту величину невозможно, с помощью чертежа силовых линий напряженности можно составить представление о ее плотности и направленности в пространстве.