Напряженность — силовая характеристика электрического поля

Электрические заряды действуют друг на друга посредством электрического поля. Чем больше заряды (по модулю), тем сильнее они действуют друг на друга, тем сильнее электрическое поле, которое они создают.

Рис. 1. Заряды qA и qB взаимодействуют друг с другом. На заряд, находящийся в поле другого заряда, действует сила

Рассмотрим следующий опыт. Наэлектризуем металлический шар на изолирующей подставке и легкий шарик на нити (пробный заряд). Перенося пробный заряд в различные точки пространства вокруг большого шара, увидим, что в каждой точке пространства вокруг наэлектризованного тела обнаруживается сила, действующая на пробный заряд. Это проявляется в том, что шарик отклоняется от вертикали. По мере удаления от заряженного шара пробный шарик будет отклоняться слабее, следовательно, сила будет уменьшаться.

Модель 1. Обнаружение действия электрического поля на заряд

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика — напряженность электрического поля.

Напряженностью электрического поля называют физическую векторную величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:

Напряженность электрического поля — векторная величина. Направление вектора напряженности совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

Единица напряженности —

При изображении электрического поля с помощью силовых линий их густота должна быть пропорциональна модулю вектора напряженности поля. Напряженность поля в каждой точке совпадает по направлению с касательной к силовой линии, проведенной в этой точке.

Отметим также, что силовые линии электрического поля не пересекаются. В противном случае, в точках пересечения линий существовало бы сразу несколько векторов напряженности электрического поля, что противоречит физическому смыслу этой величины.

Рис. 2. Силовые линии электрического поля
Рис. 3. Силовые линии электрических полей и вектор напряженности
Рис. 4. Сила, действующая на положительный заряд, и напряженность поля
Рис. 5. Сила, действующая на отрицательный заряд, и напряженность поля