Автор работы: Пользователь скрыл имя, 23 Января 2012 в 10:18, лекция
Положение материальной точки может быть определено только по отношению к другому телу (телам), условно принимаемому за неподвижное, которое называют телом отсчета. С телом отсчета связывают систему координат и снабжают его часами (любым периодическим процессом). Тело отсчета, связанные с ним система координат и часы образуют систему отсчета.
Если поле создано системой зарядов, то вектор равен векторной сумме напряженностей, создаваемых каждым из зарядов в отдельности (принцип суперпозиции полей)
. (9)
Электрическое поле графически изображают с помощью линий напряженности – кривых, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора (рис. 5). О величине напряженности судят по густоте линий, т.е. числу линий, проходящих через единичную поверхность, расположенную нормально линиям напряженности. Таким образом, линии напряженности сходятся по мере приближения к области сильного поля и расходятся в области слабого поля.
Если поле создано заряженным телом (не точечным зарядом), имеющим объем V, его можно разбить на элементы объема dV, столь малые, чтобы находящийся в них заряд мог бы считаться точечным. Тогда для элементарной напряженности в некоторой точке пространства можно записать
. (10)
Если ввести объемную плотность заряда , то напряженность результирующего поля, обусловленного всеми зарядами объема V, согласно принципу суперпозиции полей, выражается объемным интегралом
. (11)
В общем случае может являться функцией координат.
В случае поверхностного или линейного распределения зарядов вводят, соответственно, поверхностную или линейную плотности зарядов, и результирующая напряженность поля определяется аналогично (11).
Если напряженность поля всюду одинакова по величине и направлению, то такое поле называется однородным. Графически однородное поле изображается системой параллельных линий (рис. 6).
Исследуем поле точечного заряда q с помощью пробного заряда . Сила взаимодействия этих зарядов равна
. (12)
Напряженность поля в том месте, где находится заряд , равна
. (13)
Таким образом, напряженность поля точечного заряда пропорциональна величине заряда источника поля q и обратно пропорциональна квадрату расстояния от заряда до данной точки поля. В векторной форме
. (14)
Линии вектора поля точечного заряда представляют совокупность радиальных прямых, направленных от заряда, если он положительный, и к заряду, если он отрицательный (рис. 7). Линии одним концом опираются на заряд, другим – уходят в бесконечность. Нетрудно видеть, что поле точечного заряда не является однородным.
Электрические заряды, создающие электрическое поле, являются его источниками, т.е. источниками линий являются те точки, в которых эти линии начинаются или заканчиваются (точки, в которых заканчиваются линии, иногда называют отрицательными источниками или стоками). Так как линии напряженности поля начинаются и заканчиваются на зарядах или в бесконечности, то они никогда не бывают замкнутыми