Главная | Обратная связь

Принцип суперпозиции электростатических полей

 

Всякий заряд q создает в окружающем его пространстве электростатическое поле. Обнаружить это поле в некоторой точке пространства можно, внося туда «пробный» заряд q_пр — малый точечный положительный заряд (этот заряд q_пр должен быть малым, чтобы не искажать поле заряда q).

На заряд q_пр, будет действовать сила

Отношение этой силы к величине пробного заряда не зависит от величины последнего и определяет поле заряда q

(2)

т.е. напряженность электростатического поля численно равна силе, действующей на единичный «пробный» положительный заряд, находящийся в данной точке поля.

Напряженность есть основная силовая (векторная) характеристика электрического поля. Знание напряженности позволяет найти величину силы, действующей на заряд в поле .

 

Пример 1: Поле :точечного заряда.

Из формулы (2) и закона Кулона следует, что напряженность поля точечного заряда равна

Графически зависимость Е(r) представлена на рис. 2.

 

 

Рис. 2. Зависимость напряженности точечного заряда

от расстояния до точки наблюдения

 

Напряженность в СИ измеряется в Н/Кл или В/м

Поля внутри атома имеют порядок 10¹¹, Н/Кл; при грозах же возникают поля до 10⁶ Н/Кл.

Электрическое поле можно изобразить графически с помощью силовых линий — линий, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора напряженности . Густота линий выбирается так, чтобы количество линий, пронизывающих единицу поверхности, перпендикулярной к линиям площадки, было равно численному значению напряженности. На рис. 3 графически изображены силовые линии электрических полей.

Линии напряженности могут начинаться или заканчиваться лишь на зарядах либо уходить в бесконечность, и не могут пересекаться.

 

 

Рис. 3. Графическое изображение электростатических полей:

а) поле положительного заряда; б) поле отрицательного заряда;

в) поле диполя; г) поле двух зарядов +2q и –q.

 

Пример 2: Поле, созданное системой зарядов.

Известен принцип суперпозиции полей: напряженность поля системы зарядов равна векторной сумме напряженностей полей, которые создавал бы каждый из зарядов системы в отдельности.

Необходимо найти напряженность поля в точке А, если поле создается зарядами q₁ и q₂ (рис. 4),

 

 

Рис. 4. Иллюстрация принципа

суперпозиции полей

 

Тогда нужно мысленно поместить в точку А «пробный» положительный заряд и посмотреть, какая сила действует на него со стороны зарядов q₁ и q₂ по отдельности; векторная сумма этих чисел дает искомую напряженность результирующего поля.

 

Задание 1. Найти- напряженность поля в точке А:

 

Задание 2. Найти напряженность поля в центре квадрата

 

 

 

Контрольные вопросы:

1. В каких единицах измеряется вектор напряженности электростатического поля?

2. Почему силовые линии электростатического поля не пересекаются?

3. В чем состоит принцип суперпозиции полей?