Напряженность электрического поля - формулы и определение с примерами

Напряженность электрического поля:

Действие различных электрических полей па тело с электрическим зарядом может быть разным. Сила, характеризующая ото действие, будет зависеть не только от заряда данного тела, но и от характеристик поля. Но в каждом отдельном случае для данной точки поля она будет пропорциональна значению электрического заряда тела. Установлено, что отношение силы

где сила, действующая на заряд; Q - значение «пробного» заряда.

В электрическом поле другого тела или даже (в некоторых случаях) данного поля это отношение будет другим. Величина, равная отношению силы к значению «пробного» заряда, характеризует силовое действие поля в каждом конкретном случае и называется напряженностью поля:

Напряженность электрического поля - это физическая величина, являющаяся силовой характеристикой электрического поля и равная отношению силы, действующей на заряженное тело, к значению этого заряда.

Напряженность является векторной величиной, определяющей значение силы, действующей на заряженное тело, и ее направление.

При измерении напряженности электрического поля применяют единицу, которая называется «ньютон на кулон    - »    или    «вольт па метр - »).    Напряженность  в ()    имеет поле, в исследуемой точке которого па тело с зарядом 1 Кл действует сила 1 Н.

Из определения напряженности следует и способ прямого измерения напряженности электрического поля: зная значение электрического заряда некоторого тела, необходимо измерить силу, действующую в поле на это тело.

Пример:

Легкий шарик массой 0,4 г подвешен на нити и имеет положительный электрический заряд 4,9^. 10^-9 Кл. После внесения шарика в электрическое ноли нить подвеса отклонилась от вертикали на угол 7°. Какова напряженность ноля?

Решение:

При отсутствии электрического поля на шарик действуют только сила тяжести и сила упругости. Поэтому нить подвеса имеет вертикальное положение (рис. 1.3).

Pиc. 1.3. На шарик действуют сила тяжести и сила натяжения нити

В электрическом поле (рис. 1.4) на шарик будет действовать еще и сила электрического взаимодействия.

Pиc. 1.4. Заряженный шарик отталкивается от одноименно заряженного шара

Из условия известно, что следствием этого будет отклонение нити на угол 7° от вертикали (на рис. 1.5 этот угол показан значительно большим для наглядности). По рисунку можно установить, что F = mgtga, а напряженность Произведя расчеты, получим

Рис. 15. Силы действующие на заряженный шарик в электрическом поле

Благодаря достижениям современной электронной техники созданы специальные приборы для измерения напряженности электрического поля. Они позволяют производить прямые измерения напряженности, когда результаты измерения выводятся непосредственно на шкалу прибора (рис. 1.6).

Рис. 1.6. Лабораторный измеритель напряженности электрического поля

Непосредственное измерение напряженности электрического поля позволяет заблаговременно рассчитывать силу, действующую на данное тело:

Если в различных точках поля па заряженное тело действуют одинаковые силы, то такое поле называют однородным.

Если в различных точках поля на заряженное тело действуют не одинаковые силы, то такое поле называют неоднородным.