Понятие электростатического поля

,

где dS − элементарная поверхность, занятая зарядом dq, а − поверхностная плотность заряда.

c)  в случае непрерывного распределения заряда по линии:

,

где dl − элементарный отрезок линии, занятый зарядом dq, а − линейная плотность заряда.

§12.2. Понятие электростатического поля

Электростатическое поле − это особый вид материи, не имеющей массы покоя, заполняющий пространство вокруг его источников — электрических зарядов и воздействующий на электрические заряды. Любой заряд по отношению к данному полю выступает либо в роли источника, либо в роли пробного заряда. Источниками данного поля выступают заряды, благодаря которым поле возникло (подобно тому, как вода в озере порождается родниками, бьющими на дне). Пробным по отношению к данному полю зарядом называется заряд, не входящий в число источников. В рамках нашего курса вопрос взаимодействия источника со своим собственным полем не рассматривается.

Таким образом, электростатическое поле является материальным посредником, передающим воздействие источника на окружающие его заряды. Иными словами, благодаря полю происходит взаимодействие зарядов, пространственно отделённых друг от друга: поле одного заряда воздействует на другой заряд, поле второго − на первый.

Электростатическое поле является частным случаем электрического поля, которое в свою очередь входит в пятёрку физических полей, известных на данный момент человечеству. Кроме электрического известны магнитное, гравитационное, сильное и слабое физические поля. Каждое из этих полей является материальным посредником, переносящим взаимодействие того или иного вида через пространство. Неслучайно невидимая и невесомая материя, заполняющая пространство вокруг источников, изучаемая в физике, получила название, заимствованное из математики.

Каждое физическое поле можно представить как непрерывное распределение той или иной физической величины в пространстве, то есть как математическое поле.

Векторная физическая величина, непрерывное распределение которой в пространстве представляет электростатическое поле, называется электрической напряженностью или напряжённостью электрического поля . Это значит, что для описания данного электрического поля необходимо и достаточно знать соответствующее векторное поле .

Рис.12.2

Что же такое напряжённость электрического поля? Дадим определение: вектор электрической напряжённости в данной точке пространства , заполненного электрическим полем, совпадает с силой , которая действовала бы со стороны электрического поля на точечный единичный положительный пробный заряд, если его поместить в данную точку.

Неверно было бы сказать, что является такой силой. Дело в том, что напряжённость − это характеристика электрического поля самого по себе независимо от того, существуют ли какие-либо пробные заряды, «купающиеся» в нём, или нет. Если в точке пространства, заполненного полем, есть единичный положительный пробный заряд, то этой точке соответствуют два физических вектора: вектор силы и равный ему вектор напряжённости . Если же в данной точке нет никакого пробного заряда, то вектор силы отсутствует, а вектор напряжённости по-прежнему имеет место (рис.12.3).