CCI20111111051

4. POLE ELEKTRYCZNE

4.1. Obraz pola elektrycznego. Natężenie pola

Obecnie zajmiemy się rozpatrzeniem ładunków elektrycznych znajdujących się w stanie spoczynku. Dział traktujący o ładunkach znajdujących się w stanie spoczynku nazywa się elektrostaty-ką, w przeciwieństwie do działu o ruchu ładunków, czyli o prądzie elektrycznym, zwanego elektrodynamiką.

Z fizyki wiemy, że w przestrzeni otaczającej ładunek czy też ładunki elektryczne występuje pole elektryczne. Charakteryzuje się ono tym, że na znajdujące się w nim inne ładunki działają siły elektryczne. Pole elektryczne podobnie do pola magnetycznego przedstawiamy za pośrednictwem linii pola, których zwrot przyjęto od ładunku dodatniego do ujemnego. Linie pola elektrycznego mają więc swój początek na ładunku dodatnim i koniec na ładunku ujemnym, tym się różnią od linii pola magnetycznego, które są liniami zamkniętymi.

Wewnątrz przewodników naładowanych nie ma pola elektrycznego, gdyż ładunki elektryczne rozmieszczają się jedynie na powierzchni zewnętrznej przewodnika. Przyczyną tego jest wzajemne odpychanie się ładunków, które mogąc poruszać się w przewodniku podążają ku jego powierzchni. Na powierzchni przewodnika kulistego ładunki rozkładają się równomiernie. Natomiast na powierzchniach przewodników niekulistych występuje nierównomierny rozkład ładunków, zagęszczają się one na powierzchniach o mniejszym promieniu zaokrąglania. W szczególności daje się to zauważyć np. na ostrzach, gdzie gęstość ładunków jest największa. Powoduje ona powstawanie na ostrzach tzw. ulotu, czyli stopniowego wypływu ładunków w otaczające powietrze pod działaniem sił elektrycznych.

Wartości pól elektrycznych na ich obrazach oznacza się przez odpowiednie zagęszczenie linii pola. Obraz równomiernego pola elektrycznego otrzymamy kreśląc linie pola równolegle i z jednakową gęstością.

W przybliżeniu równomierne pole elektryczne można otrzymać pomiędzy dwiema różnoimiennie naładowanymi płytami metalowymi, ustawionymi równolegle w małej odległości w stosunku do rozmiarów ich powierzchni (rys. 4-1).

Rys. 4-1. Równomierne pole elek-(4-1) tryczne między płytami

Wielkością charakteryzującą pole elektryczne jest jego natężenie, oznaczane literą E lub K. Natężenie pola określa się jako stosunek siły F działającej na ładunek Q wprowadzony do danego punktu pola, do wartości tego ładunku, czyli

E =

F

Q

Dla pola równomiernego (rys. 4-1) natężenie .można wyrazić stosunkiem napięcia U pomiędzy płytami do ich odstępu d, czyli (4-2)

Natężenie pola wyraża się w — , w praktyce jednak często sto-

V    V

su je się większą jednostkę natężenia pola: 1    = 100 — .

W przypadku pola nierównomiernego natężenie pola elektrycznego wyraża się bardziej złożoną zależnością.