Если электрическое поле создано одним точечным зарядом , то напряженность этого поля в какой-либо точке, отстоящей на расстоянии от заряда, равна, согласно закону Кулона,
(15.1)
и направлена вдоль прямой, соединяющей заряд с этой точкой. Таким образом, напряженность поля точечного заряда изменяется по мере удаления от заряда обратно пропорционально квадрату расстояния. При положительном заряде поле направлено вдоль радиуса от заряда, при отрицательном – вдоль радиуса по направлению к заряду (рис. 29).
Рис.29. Напряженность поля точечного заряда в разных точках пространства: а) напряженность ноля положительного заряда; б) напряженность поля отрицательного заряда
Посмотрим теперь, чему равна напряженность поля, вызванного двумя точечными зарядами и . Пусть – напряженность поля в некоторой точке (рис. 30), вызванная зарядом (когда заряд удален), а – напряженность в той же точке, вызванная зарядом (когда удален заряд ). Эти величины определяются формулой (15.1). Опыт показывает, что при совместном действии обоих зарядов напряженность поля в точке может быть найдена по правилу параллелограмма: если из точки отложить отрезки, изображающие по модулю и по направлению напряженности и , и на этих отрезках, как на сторонах, построить параллелограмм, то напряженность результирующего поля по модулю и направлению представится диагональю этого параллелограмма. Правило сложения напряженностей полей аналогично правилу сложения сил в механике. Так же как и в механике, применимость правила параллелограмма означает независимость действия электрических полей (о принципе независимости действия сил см. в томе I).
Рис. 30. Напряженность поля двух точечных зарядов
Последовательно применяя правило параллелограмма, можно вычислить напряженность поля не только двух, но и какого угодно числа точечных зарядов.
Подобным же образом можно вычислить и напряженность поля, созданного большим протяженным заряженным телом. Для этого нужно мысленно разбить это тело на малые части и каждую часть принять за точечный заряд, а затем сложить по правилу параллелограмма созданные этими частями заряда напряженности. При этом, однако, вычисления могут оказаться очень сложными.
Напомним, что с направленными величинами, складывающимися по правилу параллелограмма, мы уже встречались в томе I (сила, скорость, ускорение и т. д.). Мы назвали их векторами. Мы видим, что напряженность электрического поля есть вектор.
15.1. Какая сила действует на положительный заряд 30 нКл, находящийся на расстоянии 15 см от отрицательного заряда – 40 нКл и на расстоянии 10 см от положительного заряда 20 нКл? Расстояние между вторым и третьим зарядами равно 20 см. При решении задачи воспользуйтесь циркулем и линейкой.
Комментарии: (0)