Pole elektrostatyczne. Natężenie pola

Układ ładunków wytwarza w przestrzeni pole elektrostatyczne. O jego obecności w danym punkcie przestrzeni możemy się przekonać umieszczając w tym punkcie dowolny ładunek (zwany ładunkiem próbnym): jeżeli na spoczywający ładunek próbny działa siła różna od zera, to znaczy, że istnieje w tym punkcie zerowe pole elektrostatyczne.

Pole elektrostatyczne charakteryzujemy podając wektor natężenia pola \( \overrightarrow{E} \). Wektor ten informuje z jaką siłą pole elektrostatyczne będzie działać na ładunek, który znajduje się w danym punkcie przestrzeni. Natężenie pola przeważnie zmienia się od punktu do punktu, należy więc każdemu punktowi przestrzeni przyporządkować odpowiedni wektor natężenia pola \( \overrightarrow{E} \).

Natężeniem pola elektrostatycznego – w danym punkcie nazywamy wektor \( \overrightarrow{E} \) równy stosunkowi siły \( \overrightarrow{F} \), działającej na ładunek próbny umieszczony w punkcie, do wielkości ładunku próbnego q:

\[ \( \overrightarrow{E} \)=\frac{\( \overrightarrow{F} \)}{q} \]

Natężenie pola Noe zależy od wielkości i znaku ładunku q.

Jednostką natężenia pola jest natężenie w takim punkcie, w którym na ładunek 1 C działa siła 1 N.

\[ [E]=\frac{1N}{1C} \]

Podstawiając do wzoru wartość siły Coulomba możemy sprawdzić od czego zależy wartość natężenia centralnego pola elektrostatycznego:

\[ E=\frac{\frac{kQq}{r^2}}{q}=\frac{kQ}{r^2} \]

Wartość natężenia centralnego pola elektrostatycznego jest wprost proporcjonalna do ładunku źródła pola i jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości tego punktu od środka źródła pola.

Gdy natężenie pola elektrostatycznego w danym punkcie jest równe \( \overrightarrow{E} \), to na ładunek q umieszczony w tym punkcie działać będzie zgodnie ze wzorem na natężenie siła \( \overrightarrow{F}=q \overrightarrow{E} \).

Zasada superpozycji pól

Natężenie pola wytwarzanego w danym punkcie przez układ ładunków jest równe sumie (wektorowej) natężeń wytworzonych w tym punkcie przez każdy z ładunków z osobna.

Dipol elektryczny – jest to układ dwóch punktowych ładunków elektrycznych równych co do wartości, lecz posiadających przeciwne znaki.

Pole elektrostatyczne opisujemy podając w każdym punkcie przestrzeni wartość wektora natężenia pola \( \overrightarrow{E} \). Często dla uwidocznienia pola elektrostatycznego rysuje się przebieg tzw. linii sił pola. Są to linie w przestrzeni w każdym punkcie styczne do wektora \( \overrightarrow{E} \). Zaznaczamy na nich również zwrot wektora natężenia pola. Linie sił zawsze wychodzą z ładunków dodatnich i biegną do ładunków ujemnych albo oddalają się do nieskończoności. Poniżej przedstawiliśmy linie sił pola pojedynczego ładunku dodatniego oraz pojedynczego ładunku ujemnego.

Widzimy, że zbliżanie się linii sił odpowiada wzrostowi natężenia pola, a ich oddalanie się od siebie odpowiada zmniejszaniu się natężenia pola.