Конфігурації електричних полів

Електричне поле (англ. Electric field) — одна зі складових електромагнітного поля, що існує навколо тіл або частинок, що мають електричний заряд, а також у вільному вигляді при зміні магнітного поля (наприклад, в електромагнітних хвилях). Електричне поле може спостерігатися завдяки силовому впливу на заряджені тіла.

Класична електродинаміка
VFPt Solenoid correct2.svg
Електрика · Магнетизм

Кількісними характеристиками електричного поля є вектор напруженості електричного поля , який визначається як сила, що діє на одиничний заряд, та вектор електричної індукції .

У випадку, коли електричне поле не змінюється з часом, його називають електростатичним полем.

Розділ фізики, який вивчає розподіл статичного електричного поля в просторі, називається електростатикою.

Заряди взаємодіють не тільки при зіткненні наелектризованих тіл, але й тоді, коли ці тіла перебувають на відстані один від одного. Вид матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія електричних зарядів на відстані, називається електричним полем.

Зміст

Створення електричного поляРедагувати

Електричне поле створюється зарядженими тілами, зокрема зарядженими елементарними частинками. Таке поле є потенціальним. Його напруженість визначається законом Кулона. Силові лінії потенціального електричного поля починаються і закінчуються на зарядах або виходять на нескінченність. Потенціальне електричне поле описують електростатичним потенціалом  :

 .

За законом електромагнітної індукції електричне поле створюється також змінним магнітним полем. Таке електричне поле - вихрове. Силові лінії вихрового електричного поля замкнені. Зокрема, вихрове електричне поле є складовою електромагнітної хвилі.

Аналогічно, змінне електричне поле породжує магнітне поле.

Енергія електричного поляРедагувати

Електричне поле викликає переміщення вільних зарядів і може виконувати роботу, а це значить, що воно має енергію.

Енергія електричного поля W задається формулою

СГСГ СІ
   

де інтегрування проводиться по всьому простору.

Відповідно, густина енергії електричного поля задається формулою

СГСГ СІ
   

Енергія електричного поля системи заряджених провідників із зарядами   дорівнює

 ,

де   — потенціали провідників.

Термодинамічні потенціалиРедагувати

Відклик термодинамічної системи на прикладене зовнішнє електричне поле описується термодинамічними потенціалами. Наприклад, вільна енергія одиниці об'єму має вигляд у системі одиниць СГСГ

 .

Таким чином, напруженість електричного можна визначити через часткову похідну вільної енергії по електричній індукції при сталій температурі.

 

Дивись такожРедагувати

ДжерелаРедагувати

  • Сивухин Д.В. (1977). Общий курс физики. т III. Электричество. Москва: Наука. 



  Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.