Електричне поле

Електричне поле — 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 $\mathbf{E}$ й 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

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.

За законом електромагнітної індукції електричне поле створюється також змінним магнітним полем. Таке електричне поле - вихрове. Силові лінії вихрового електричного поля замкнені.

Енергія електричного поля

Електричне поле викликає переміщення вільних зарядів і може виконувати роботу, а це значить, що воно має енергію.

Енергія електричного поля W задається формулою

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

де інтегрування проводиться по всьому простору .

Відповідно, густина енергії електричного поля задається формулою

$w = \frac{1}{8\pi} \mathbf{E} \cdot \mathbf{D}$

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

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

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

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

• Магнітне поле
• Електромагнітне поле
• Вихрове електричне поле

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