Електричне поле

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Конфігурації електричних полів
Класична електродинаміка
VFPt Solenoid correct2.svg
Електрика · Магнетизм

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.

Кількісними характеристиками електричного поля є вектор напруженості електричного поля  \mathbf{E} , який визначається як сила, що діє на одиничний заряд, та вектор електричної індукції  \mathbf{D} .

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.

Створення електричного поля[ред.ред. код]

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  \varphi :

 \mathbf{E} = - \nabla \varphi .

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 поля[ред.ред. код]

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
 W  = \frac{1}{8\pi} \int \mathbf{E} \cdot \mathbf{D} dV   W  = \frac{1}{2} \int \mathbf{E} \cdot \mathbf{D} dV

де інтегрування проводиться по всьому простору.

Відповідно, густина енергії електричного поля задається формулою

СГСГ СІ
 w = \frac{1}{8\pi} \mathbf{E} \cdot \mathbf{D}  w = \frac{1}{2} \mathbf{E} \cdot \mathbf{D}

Енергія електричного поля системи заряджених провідників із зарядами  q_i дорівнює

 W = \frac{1}{2}\sum_i q_i \varphi_i ,

де  \varphi_i  — потенціали провідників.

Термодинамічні потенціали[ред.ред. код]

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

 F = -SdT + \frac{1}{4\pi} \mathbf{E} d\mathbf{D} .

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

 E = 4\pi \left( \frac{\partial F}{\partial D}  \right)_T

Дивись також[ред.ред. код]

Джерела[ред.ред. код]

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



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