Электрическое поле

Электрический заряд и электрическое поле

Электрический заряд — физическая величина, определяющая способность тел участвовать в электромагнитных взаимодействиях. Существует два рода зарядов: положительный и отрицательный. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые — притягиваются. Заряд измеряют в кулонах (Кл).

Вокруг каждого заряженного тела существует особый вид материи — электрическое поле. Именно через поле, а не через пустоту, один заряд действует на другой. Поле невидимо, но реально: оно действует с силой на любой заряд, попавший в него.

Закон Кулона

Сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов прямо пропорциональна произведению их модулей и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

F = k · |q₁ · q₂| / r²

где k ≈ 9·10⁹ Н·м²/Кл² — коэффициент пропорциональности, q₁, q₂ — заряды, r — расстояние между ними. Обратите внимание: при увеличении расстояния вдвое сила падает в четыре раза.

Напряжённость электрического поля

Напряжённость — силовая характеристика поля. Она показывает, с какой силой поле действует на единичный положительный заряд, помещённый в данную точку:

E = F / q

Напряжённость — векторная величина, измеряется в Н/Кл (или В/м). Поле точечного заряда: E = k·|q| / r². Графически поле изображают силовыми линиями: они выходят из положительного заряда и входят в отрицательный. Чем гуще линии, тем сильнее поле в этой области.

Важная особенность напряжённости в том, что она не зависит от того, какой пробный заряд мы поместили в точку. Поле существует само по себе, как свойство пространства вокруг источника. Если в одну точку поместить заряд вдвое больший, сила на него вырастет вдвое, но отношение F/q останется прежним. Поэтому напряжённость удобна как объективная мера поля. Когда зарядов несколько, напряжённости от каждого складывают по правилу сложения векторов — это принцип суперпозиции полей.

Характеристики поля

Величина	Обозначение	Формула	Единица
Заряд	q	—	Кл
Сила Кулона	F	k·|q₁q₂|/r²	Н
Напряжённость	E	F/q	Н/Кл

Разбор задачи

Два точечных заряда q₁ = 2·10⁻⁶ Кл и q₂ = 3·10⁻⁶ Кл находятся в вакууме на расстоянии r = 0,3 м. Найти силу их взаимодействия.

Дано: q₁ = 2·10⁻⁶ Кл; q₂ = 3·10⁻⁶ Кл; r = 0,3 м; k = 9·10⁹. Формула: F = k · q₁ · q₂ / r² F = 9·10⁹ · 2·10⁻⁶ · 3·10⁻⁶ / (0,3)² F = 9·10⁹ · 6·10⁻¹² / 0,09 F = 54·10⁻³ / 0,09 = 0,6 Н Ответ: заряды отталкиваются с силой 0,6 Н.

Частые ошибки: забывают возвести расстояние в квадрат или подставляют его в сантиметрах вместо метров. Ещё путают силу и напряжённость: F зависит от обоих зарядов, а E — характеристика самого поля и от пробного заряда не зависит.

Кратко о главном

• Есть два рода зарядов; одноимённые отталкиваются, разноимённые притягиваются.
• Заряды взаимодействуют через электрическое поле, а не напрямую.
• Закон Кулона: F = k·|q₁q₂|/r²; сила обратно пропорциональна квадрату расстояния.
• Напряжённость E = F/q — силовая характеристика поля, векторная величина.
• Силовые линии выходят из плюса и входят в минус.