La ligne de champ électrostatique peut être représentée. Champ électrostatique et ses caractéristiques

Une charge électrique placée à un certain point de l'espace modifie les propriétés espace donné. Autrement dit, la charge génère un champ électrique autour d’elle. Champ électrostatique – type particulier matière.

Il est pratique de représenter graphiquement le champ électrique à l’aide de lignes de force.

Les lignes de force (lignes d'intensité du champ électrique) sont des lignes dont les tangentes en chaque point du champ coïncident avec la direction du vecteur d'intensité en un point donné.

Les lignes électriques commencer sur une charge positive et terminer sur une charge négative (Lignes de champ de champs électrostatiques de charges ponctuelles.).

La densité des lignes de tension caractérise l'intensité du champ (plus les lignes sont denses, plus le champ est fort).

Le potentiel est la caractéristique énergétique du champ électrique.

Le concept d'« action à distance » était difficile à accepter pour les penseurs du passé. En effet, comment une charge peut-elle agir sur une autre si elle ne se touche pas ?
Même Newton, qui a appliqué cette idée en théorie gravité universelle, ce n'était pas facile de s'habituer à elle. Cependant, comme nous l'avons vu, ces difficultés peuvent être surmontées en utilisant le concept de champ, introduit par le scientifique anglais Michael Faraday (1791-1867). Selon Faraday, chaque charge émet un champ électrique qui imprègne tout l’espace. Lorsqu’une autre charge est rapprochée d’une charge, elle subit une force provoquée par le champ électrique de la première charge. Le champ électrique au point où se trouve la deuxième charge affecte directement cette charge, créant une force agissant sur elle. Il convient de souligner que le domaine n’est pas une sorte de matière ; ou plutôt, c'est un concept extrêmement utile.

Le champ créé par une ou plusieurs charges peut être examiné à l'aide d'une petite charge de test positive, mesurant la force agissant sur elle. Par charge de test, nous entendons une charge suffisamment petite dont le champ propre ne modifie pas de manière significative la répartition des charges restantes qui créent le champ étudié. Forces agissant sur une petite charge de test qà proximité d'une charge positive solitaire Q, montré sur la fig. 22.13. La force au point b est inférieure à celle en a en raison de une plus grande distance entre les charges (loi de Coulomb) ; au point c, la force est encore moindre. Dans tous les cas, la force est dirigée radialement à partir de la charge Q.
Prieuré A intensité du champ électrique, (ou simplement champ électrique) E en tout point de l'espace est égal au rapport des forces F, agissant sur une petite charge de test positive q, à l'ampleur de cette charge :

De la définition ci-dessus, il s'ensuit que la direction de l'intensité du champ électrique en tout point de l'espace coïncide avec la direction de la force agissant en ce point sur la charge d'essai positive. L'intensité du champ électrique représente la force agissant sur une charge unitaire ; elle se mesure en newtons par coulomb (N/C).

Plus strictement E est définie comme la limite du rapport F/Qà q tendant vers zéro.

Intensité du champ électrique E défini à travers la relation F/Q pour éliminer la dépendance au champ E sur la taille de la charge de test q. Autrement dit, E ne prend en compte que les charges qui créent le champ électrique considéré en un point donné. Parce que le E - quantité de vecteur, le champ électrique est un champ vectoriel.

Les lignes électriques

Le champ électrique étant vectoriel, il peut être représenté en différents points par des flèches, comme c'est le cas sur la Fig. 22.13. Directions vectorielles Chaque, Mib, UE coïnciderait avec les directions des forces montrées sur cette figure et seule leur longueur serait différente en raison de la division par q. Rapport de longueur du vecteur Chaque, Mib, UE restera le même, puisque nous divisons par la même charge. Cependant, représenter le champ électrique de cette manière n'est pas pratique, car quand grand nombre points, l’image entière sera parsemée de flèches. Par conséquent, ils utilisent une autre méthode pour représenter le champ - la méthode des lignes de champ.

Pour représenter visuellement le champ électrique, il est représenté par une famille de lignes indiquant la direction de l’intensité du champ en chaque point de l’espace.
Ces lignes de champ sont tracées de manière à indiquer la direction de la force agissant dans un champ donné sur une charge de test positive. Les lignes de champ d'une charge ponctuelle positive sont représentées sur la figure. 22.20, a, négatif - sur la Fig. 22.20.6.
Dans le premier cas, les lignes s'écartent radialement de la charge, dans le second elles convergent radialement vers la charge. C’est dans cette direction que les forces agiront sur la charge test positive. Bien entendu, des lignes de force peuvent également être tracées dans les espaces situés entre celles représentées sur la figure. Mais on conviendra de tracer les lignes de force de telle manière que le nombre de lignes émanant d'une charge positive ou se terminant par une charge négative soit proportionnel à la grandeur de cette charge.
Faisons attention au fait qu'à proximité de la charge, là où la force est maximale, les lignes sont plus rapprochées. Ce propriété générale lignes de champ : plus les lignes de champ sont proches, plus le champ électrique dans cette zone est fort. D'une manière générale, on peut toujours représenter les lignes de champ de telle manière que le nombre de lignes traversant une unité de surface perpendiculairement à la direction du champ E, était proportionnel à l’intensité du champ électrique. Par exemple, pour une charge ponctuelle solitaire (Fig. 22.20), l'intensité du champ électrique diminue de 1/ r 2 ; le nombre de lignes de force uniformément réparties traversant une unité de surface diminuera également avec la distance : après tout nombre total les lignes de force restent constantes et la surface qu'elles traversent augmente de 4 πr 2 (surface d'une sphère de rayon r). En conséquence, le nombre de lignes électriques par unité de surface est proportionnel à 1/ r 2 .

En figue. 22.21, et montre les lignes de force du champ créées par deux charges de signes opposés. Ici, les lignes de force sont courbées et dirigées de la charge positive vers la charge négative. Le champ en tout point est dirigé tangentiellement à la ligne de champ, comme indiqué par la flèche au point P.
En figue. 22.21.6 et c montrent les lignes de champ électrique de deux charges positives et le champ entre deux plaques parallèles chargées de manière opposée. Notez que les lignes de champ entre les plaques sont parallèles et situées à égale distance les unes des autres, à l'exclusion de la zone proche des bords.

Ainsi, dans la région centrale, l’intensité du champ électrique est la même en tous points, et on peut écrire :
E = const(entre des plaques parallèles rapprochées).
Bien que ce ne soit pas le cas près des bords (les lignes de champ se courbent), cela peut souvent être négligé, surtout si la distance entre les plaques est faible par rapport à leur taille. [Comparez ce résultat avec le cas d'une charge ponctuelle solitaire, où le champ varie inversement au carré de la distance].

Ainsi, les lignes de champ ont les propriétés suivantes :

1. Les lignes de force indiquent la direction de l’intensité du champ électrique : en tout point, l’intensité du champ est dirigée tangentiellement à la ligne de force.

2. Les lignes électriques sont tracées de manière à ce que l'intensité du champ électrique Eétait proportionnel au nombre de lignes traversant une unité de surface perpendiculaire aux lignes.

3. Les lignes de force ne commencent qu’à charges positives et terminer uniquement sur des charges négatives ; le nombre de lignes sortant ou entrant dans la charge est proportionnel à l'ampleur de la charge.

On peut aussi dire que la ligne de champ électrique est la trajectoire que suivrait une petite charge d’essai placée dans le champ. (À proprement parler, cela n'est vrai que si la charge de test n'a pas d'inertie ou se déplace lentement, par exemple en raison du frottement.)
Les lignes de force ne se croisent jamais. (S'ils se croisaient, cela signifierait qu'au même point l'intensité du champ électrique a deux diverses directions, ce qui n'a aucun sens.)

Champs électriques et conducteurs

Dans le cas statique (c'est-à-dire lorsque les charges sont au repos), il n'y a pas de champ électrique à l'intérieur d'un bon conducteur. S'il y avait un champ électrique dans le conducteur, alors une force agirait sur les électrons libres internes, à la suite de quoi les électrons commenceraient à se déplacer et à se déplacer jusqu'à ce qu'ils prennent une position dans laquelle l'intensité du champ électrique, et donc l'efficacité sur eux, la force deviendrait nulle. Des conséquences intéressantes découlent de ce raisonnement. En particulier, si un conducteur a une charge nette, alors cette charge est répartie sur surface extérieure conducteur. Ce fait peut s'expliquer d'un point de vue différent. Si par exemple un conducteur est chargé négativement, alors on peut facilement imaginer que les charges négatives se repoussent et se précipitent à la surface du conducteur afin de se situer le plus loin possible les unes des autres. Une autre conséquence est la suivante. Supposons qu'une charge positive Q soit placée au centre d'un conducteur creux isolé en forme de coque sphérique (Fig. 22.22).
Puisqu’il ne peut y avoir de champ électrique à l’intérieur d’un conducteur, les lignes de force provenant d’une charge positive doivent se terminer par des charges négatives à surface intérieure sphère métallique. En conséquence, le correspondant charge négative -Q, et une charge positive égale +Q sera réparti sur la surface extérieure de la sphère (puisque la coque dans son ensemble est neutre). Ainsi, bien qu’il n’y ait pas de champ électrique à l’intérieur du conducteur, il existe un champ électrique à l’extérieur de la sphère (Fig. 22.22), comme s’il n’y avait aucune sphère métallique.

Cela est également dû au fait que les lignes de champ électrique sont toujours perpendiculaires à la surface du conducteur. En effet, si le vecteur d'intensité du champ électrique E avait une composante parallèle à la surface du conducteur, alors les électrons, sous l'influence d'une force, se déplaceraient jusqu'à ce qu'ils prennent une position dans laquelle la force n'agit pas sur eux, c'est-à-dire jusqu'à ce que le vecteur d'intensité du champ électrique soit perpendiculaire à la surface.

Tout ce qui précède s'applique uniquement aux conducteurs. Dans les services d'isolement qui ne disposent pas électrons libres, un champ électrique peut exister et les lignes de champ ne sont pas nécessairement perpendiculaires à la surface.

À suivre. En bref sur la publication suivante :

Les commentaires et suggestions sont acceptés et bienvenus !

· Les lignes de champ électrique ont un début et une fin. Ils commencent par des charges positives et se terminent par des charges négatives.

· Les lignes de champ électrique sont toujours perpendiculaires à la surface du conducteur.

· La répartition des lignes de champ électrique détermine la nature du champ. Le champ peut être radial(si les lignes de force sortent d'un point ou convergent en un point), homogène(si les lignes de champ sont parallèles) et hétérogène(si les lignes de champ ne sont pas parallèles).

20) Permettez-moi de vous rappeler que ce sont les caractéristiques énergétiques du champ électrique.

Le potentiel du champ électrique en tout point est défini comme

.

et est égale à l'énergie potentielle d'une charge unitaire introduite en un point donné du champ.

Si une charge est déplacée dans un champ du point 1 au point 2, alors une différence de potentiel apparaît entre ces points

.

La signification de la différence de potentiel : c'est le travail d'un champ électrique pour déplacer une charge d'un point à un autre.

Le potentiel de champ peut également être interprété par le travail. Si le point 2 est à l'infini, là où il n'y a pas de champ (), alors - c'est le travail du champ pour déplacer une charge d'un point donné vers l'infini. Le potentiel de champ créé par une seule charge est calculé comme suit : .

Les surfaces dans lesquelles les potentiels de champ sont les mêmes en chaque point sont appelées surfaces équipotentielles. Dans un champ dipolaire, les surfaces potentielles se répartissent comme suit :

Le potentiel de champ formé de plusieurs charges est calculé selon le principe de superposition : .

a) Calcul du potentiel au point A, situé non sur l'axe dipolaire :

Trouvons à partir du triangle ( ). Évidemment, . C'est pourquoi Et .

.

b) Entre les points A et B, à égale distance du dipôle à une distance

() la différence de potentiel est définie comme (nous acceptons sans la preuve, que vous trouverez dans le manuel de Remizov)

.

c) On peut montrer que si le dipôle est au centre triangle équilatéral, alors la différence de potentiel entre les sommets du triangle est liée comme des projections du vecteur sur les côtés de ce triangle ( ).

21) - le travail du champ électrique le long des lignes électriques est calculé.

1. Le travail dans un champ électrique ne dépend pas de la forme du trajet.

2. Aucun travail n’est effectué perpendiculairement aux lignes de force.

3. En boucle fermée, aucun travail n’est effectué dans un champ électrique.

Caractéristiques énergétiques champ électrique (dansant).

1) Signification physique:

Si Cl, alors (numériquement), à condition que la charge mis en un point donné du champ électrique.

Unité de mesure:

2) Signification physique :

Si une charge ponctuelle positive unitaire est placée en un point donné, alors (numériquement), lors du déplacement d'un point donné vers l'infini.

Δφ est la différence entre les valeurs de danse de deux points du champ électrique.

U – tension – « y » est la différence entre les tensions de deux points du champ électrique.

[U]=V (Volts)

Signification physique :

Si , alors (numériquement) lors du déplacement d'un point du champ à un autre.

Relation entre tension et tension :

22) Dans un champ électrostatique, tous les points d'un conducteur ont le même potentiel, qui est proportionnel à la charge du conducteur, c'est-à-dire le rapport de la charge q au potentiel φ ne dépend pas de la charge q. (L'électrostatique est le champ entourant frais fixes). Il s’est donc avéré possible d’introduire le concept capacité électrique D'un chef solitaire :

La capacité électrique est une quantité, numériquement égal à la charge, qui doit être communiqué au conducteur pour que son potentiel change de un.

La capacité est déterminée par les dimensions géométriques du conducteur, sa forme et ses propriétés environnement et ne dépend pas du matériau conducteur.

Unités de mesure pour les grandeurs incluses dans la définition de la capacité :

Capacité - désignation C, unité de mesure - Farad (F, F);

Charge électrique - désignation q, unité de mesure - coulomb (C, C) ;

φ - potentiel de champ - volts (V, V).

Il est possible de créer un système de conducteurs qui aura une capacité bien supérieure à celle d'un conducteur individuel, indépendant des corps environnants. Un tel système est appelé condensateur. Le condensateur le plus simple est constitué de deux plaques conductrices situées à une courte distance l'une de l'autre (Fig. 1.9). Le champ électrique d’un condensateur est concentré entre les plaques du condensateur, c’est-à-dire à l’intérieur de celui-ci. Capacité du condensateur :

C = q / (φ1 - φ2) = q / U

(φ1 - φ2) - différence de potentiel entre les plaques du condensateur, c'est-à-dire tension.

La capacité d'un condensateur dépend de sa taille, de sa forme et de la constante diélectrique ε du diélectrique situé entre les plaques.

C = ε∙εo∙S / d, où

S - zone de doublure ;

d - distance entre les plaques ;

ε - la constante diélectrique diélectrique entre les plaques ;

εo - constante électrique 8,85∙10-12F/m.

S'il est nécessaire d'augmenter la capacité, les condensateurs sont connectés les uns aux autres en parallèle.

Fig.1.10. Connexion parallèle des condensateurs.

Ctotal = C1 + C2 + C3

À connexion parallèle tous les condensateurs sont sous la même tension, et leur charge totale est Q. Dans ce cas, chaque condensateur recevra une charge Q1, Q2, Q3, ...

Q = Q1 + Q2 + Q3

Q1 = C1∙U ; Q2 = C2∙U ; Q3 = C3∙U. Remplaçons dans l'équation ci-dessus :

C∙U = C1∙U + C2∙U + C3∙U, d'où C = C1 + C2 + C3 (et ainsi de suite pour n'importe quel nombre de condensateurs).

Pour une connexion série :

Fig.1.11. Connexion en série de condensateurs.

1/Ctot = 1/C1 + 1/C2 + ∙∙∙∙∙ + 1/Cn

Dérivation de la formule :

Tension sur les condensateurs individuels U1, U2, U3,..., Un. Tension totale de tous les condensateurs :

U = U1 + U2 + ∙∙∙∙∙ + Un,

en tenant compte du fait que U1 = Q/ C1 ; U2 = Q/C2 ; Un = Q/ Cn, en substituant et en divisant par Q, nous obtenons une relation pour calculer la capacité d'un circuit avec une connexion en série de condensateurs

Unités de capacité :

F-farad. C'est très grande valeur, utilisez donc des valeurs plus petites :

1 µF = 1 µF = 10-6F (microfarad) ;

1 nF = 1 nF = 10-9 F (nanofarad) ;

1 pF = 1pF = 10-12F (picofarad).

23) Si un conducteur est placé dans un champ électrique alors la force q agira sur les charges libres q dans le conducteur. En conséquence, un mouvement à court terme de charges libres se produit dans le conducteur. Ce processus se terminera lorsque le propre champ électrique des charges apparaissant à la surface du conducteur compensera complètement le champ externe. Le champ électrostatique résultant à l'intérieur du conducteur sera nul (voir § 43). Cependant, dans les conducteurs, sous certaines conditions, un mouvement ordonné continu de porteurs de charge électriques libres peut se produire. Ce mouvement est appelé courant électrique. La direction du courant électrique est considérée comme la direction du mouvement des charges libres positives. Pour l’existence de courant électrique dans un conducteur, deux conditions doivent être remplies :

1) la présence de charges libres dans le conducteur - porteurs de courant ;

2) la présence d'un champ électrique dans le conducteur.

La mesure quantitative du courant électrique est l’intensité du courant je– grandeur physique scalaire égale au rapport de la charge Δq transférée à travers la section transversale du conducteur (Fig. 11.1) pendant l'intervalle de temps Δt à cet intervalle de temps :

Le mouvement ordonné des porteurs de courant libres dans un conducteur est caractérisé par la vitesse du mouvement ordonné des porteurs. Cette vitesse est appelée vitesse de dérive transporteurs actuels. Supposons qu'un conducteur cylindrique (Fig. 11.1) ait une section transversale avec une aire S. Dans le volume du conducteur, limité par les sections 1 et 2 avec une distance ∆ X entre eux contient le nombre de porteurs actuels ∆ N= nS∆X, Où n– concentration des porteurs actuels. Leur charge totale ∆q = q 0 ∆ N= q 0 nS∆X. Si, sous l'influence d'un champ électrique, les porteurs de courant se déplacent de gauche à droite avec une vitesse de dérive v docteur, puis dans le temps ∆ t=∆docteur x/v tous les porteurs contenus dans ce volume passeront par la section transversale 2 et créeront électricité. La force actuelle est :

. (11.2)

La densité actuelle est la quantité de courant électrique circulant à travers une unité de surface coupe transversale conducteur:

. (11.3)

Dans un conducteur métallique, les porteurs de courant sont des électrons libres du métal. Trouvons la vitesse de dérive des électrons libres. Avec courant I = 1A, section transversale du conducteur S= 1mm 2, concentration d'électrons libres (par exemple dans le cuivre) n= 8,5·10 28 m --3 et q 0 = e = 1,6·10 –19 C on obtient :

vdr = .

Nous voyons que la vitesse du mouvement directionnel des électrons est très faible, bien inférieure à la vitesse du mouvement thermique chaotique des électrons libres.

Si la force du courant et sa direction ne changent pas avec le temps, alors un tel courant est appelé constant.

DANS Système international Le courant des unités SI est mesuré en ampères (UN). L'unité actuelle de 1 A est définie en fonction de interaction magnétique deux conducteurs parallèles avec du courant.

Un courant électrique continu peut être créé dans un circuit fermé dans lequel médias gratuits les charges circulent le long de trajectoires fermées. Mais lorsqu'une charge électrique se déplace dans un champ électrostatique le long d'un chemin fermé, le travail forces électriqueségal à zéro. Donc pour l’existence courant continu doit avoir dans circuit électrique un dispositif capable de créer et de maintenir des différences de potentiel dans les sections d'un circuit grâce au travail de forces d'origine non électrostatique. De tels appareils sont appelés sources de courant continu. Les forces d'origine non électrostatique agissant sur des porteurs de charges libres provenant de sources de courant sont appelées forces externes.

La nature des forces externes peut varier. DANS cellules galvaniques ou des piles, ils surviennent en conséquence processus électrochimiques, dans les générateurs de courant continu, des forces externes surviennent lorsque les conducteurs se déplacent dans un champ magnétique. Sous l'influence de forces externes, les charges électriques se déplacent à l'intérieur de la source de courant contre les forces du champ électrostatique, grâce à quoi un courant électrique constant peut être maintenu dans un circuit fermé.

Lors d'un déménagement charges électriques Dans un circuit à courant continu, des forces externes agissant à l’intérieur des sources de courant effectuent un travail.

Quantité physique, égal au rapport de travail A St Les forces externes lorsqu'une charge q se déplace du pôle négatif d'une source de courant vers le pôle positif jusqu'à la valeur de cette charge sont appelées force électromotrice de la source (FEM) :

ε . (11.2)

Ainsi, la FEM est déterminée par le travail effectué par des forces externes lors du déplacement d'une seule charge positive. La force électromotrice, comme la différence de potentiel, se mesure en volts (V).

Lorsqu'une seule charge positive se déplace le long d'un circuit fermé à courant continu, le travail effectué par les forces externes est égal à la somme des forces électromotrices agissant dans ce circuit, et le travail effectué par le champ électrostatique est nul.

>>Physique : Lignes de champ électrique. Intensité du champ d'une balle chargée

Le champ électrique n'affecte pas les sens. Nous ne le voyons pas.
Cependant, nous pouvons avoir une idée de la distribution du champ si nous dessinons les vecteurs d'intensité de champ en plusieurs points de l'espace ( Figure 14.9, gauche). L'image sera plus claire si vous tracez des lignes continues dont les tangentes en chaque point par lequel elles passent coïncident en direction avec les vecteurs de tension. Ces lignes sont appelées lignes de champ électrique ou lignes de tension (Figure 14.9, sur la droite).

La direction des lignes de champ nous permet de déterminer la direction du vecteur d'intensité en différents points du champ, et la densité (nombre de lignes par unité de surface) des lignes de champ montre où l'intensité du champ est la plus grande. Ainsi, dans les figures 14.10 à 14.13, la densité des lignes de champ aux points UN plus que des points DANS. Évidemment, .
Il ne faut pas penser que les lignes de tension existent réellement comme des fils ou des cordes élastiques tendus, comme Faraday lui-même le supposait. Les lignes de tension permettent uniquement de visualiser la répartition du champ dans l'espace. Ils ne sont pas plus réels que les méridiens et les parallèles sur globe.
Toutefois, les lignes de champ peuvent être rendues visibles. Si des cristaux allongés d'un isolant (par exemple, la quinine) sont bien mélangés dans un liquide visqueux (par exemple, de l'huile de ricin) et que des corps chargés y sont placés, alors près de ces corps, les cristaux s'aligneront en chaînes le long des lignes de tension.
Les figures montrent des exemples de lignes de tension : une balle chargée positivement (voir. Figure 14.10); deux balles chargées différemment (voir. Figure 14.11); deux balles chargées de manière similaire (voir. Figure 14.12); deux plaques dont les charges sont égales en grandeur et opposées en signe (voir. Figure 14.13). Dernier exemple notamment la figure 14.13 montre que dans l'espace entre les plaques plus proche du milieu, les lignes de force sont parallèles : le champ électrique est ici le même en tous points.

Un champ électrique dont l’intensité est la même en tous points de l’espace est appelé homogène. DANS zone limitée l'espace, le champ électrique peut être considéré comme à peu près uniforme si l'intensité du champ à l'intérieur de cette région change légèrement.
Un champ électrique uniforme est représenté lignes parallèles situé sur distances égales de chacun d'eux.
Les lignes de champ électrique ne sont pas fermées ; elles commencent par des charges positives et se terminent par des charges négatives. Les lignes de force sont continues et ne se coupent pas, car une intersection signifierait l’absence d’une direction spécifique de l’intensité du champ électrique en un point donné.
Champ d'une balle chargée. Considérons maintenant la question du champ électrique d'une boule conductrice chargée de rayon R.. Charge q uniformément réparti sur la surface du ballon. Les lignes de champ électrique, comme il ressort des considérations de symétrie, sont dirigées le long des extensions des rayons de la balle ( Fig. 14.14, un).

Note! Pouvoir les lignes à l'extérieur du ballon sont réparties dans l'espace exactement de la même manière que les lignes de champ d'une charge ponctuelle ( Fig.14.14, b). Si les modèles de lignes de champ coïncident, alors nous pouvons nous attendre à ce que les intensités de champ coïncident également. Donc à distance r>Rà partir du centre de la balle, l'intensité du champ est déterminée par la même formule (14.9) que l'intensité du champ d'une charge ponctuelle placée au centre de la sphère :

) l'intensité du champ est nulle. Nous le verrons bientôt. La figure 14.14c montre la dépendance de l'intensité du champ électrique d'une boule conductrice chargée sur la distance jusqu'à son centre.
L’image des lignes de force montre clairement la direction de l’intensité du champ électrique en différents points de l’espace. En modifiant la densité des lignes, on peut juger de l'évolution du module de l'intensité du champ lors du déplacement d'un point à l'autre.

???
1. Comment appelle-t-on les lignes de champ électrique ?
2. Dans tous les cas, la trajectoire d'une particule chargée coïncide-t-elle avec la ligne de champ ?
3. Les lignes de force peuvent-elles se croiser ?
4. Quelle est l’intensité du champ d’une boule conductrice chargée ?

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Physique 10e année

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« Physique - 10e année"

Quel est le médiateur qui réalise l'interaction des charges ?
Comment déterminer lequel des deux champs est le plus fort ? Suggérez des façons de comparer les champs.

Intensité du champ électrique.

Un champ électrique est détecté par les forces agissant sur une charge. On peut affirmer que nous savons tout ce dont nous avons besoin sur le champ si nous connaissons la force agissant sur n’importe quelle charge en tout point du champ. Il est donc nécessaire d'introduire une caractéristique du champ dont la connaissance permettra de déterminer cette force.

Si vous placez alternativement de petits corps chargés au même point du champ et mesurez les forces, vous constaterez que la force agissant sur la charge provenant du champ est directement proportionnelle à cette charge. En effet, supposons que le champ soit créé par une charge ponctuelle q 1. Selon la loi de Coulomb (14.2), une charge ponctuelle q subit l'action d'une force proportionnelle à la charge q. Ainsi, le rapport de la force agissant sur une charge placée en un point donné du champ à cette charge pour chaque point du champ ne dépend pas de la charge et peut être considéré comme une caractéristique du champ.

Le rapport de la force agissant sur une charge ponctuelle placée en un point donné du champ à cette charge est appelé intensité du champ électrique.

Comme la force, l’intensité du champ est quantité de vecteur; il est désigné par la lettre :

Par conséquent, la force agissant sur la charge q à partir du champ électrique est égale à :

Q. (14.8)

La direction du vecteur coïncide avec la direction de la force agissant sur la charge positive et est opposée à la direction de la force agissant sur la charge négative.

L'unité de tension en SI est N/Cl.

Lignes de champ électrique.

Le champ électrique n'affecte pas les sens. Nous ne le voyons pas. Cependant, nous pouvons avoir une idée de la distribution du champ si nous dessinons des vecteurs d'intensité de champ en plusieurs points de l'espace (Fig. 14.9a). L'image sera plus claire si vous tracez des lignes continues.

Les lignes dont la tangente en chaque point coïncide avec le vecteur d'intensité du champ électrique sont appelées les lignes électriques ou lignes d'intensité de champ(Fig. 14.9, b).

La direction des lignes de champ nous permet de déterminer la direction du vecteur d'intensité en différents points du champ, et la densité (nombre de lignes par unité de surface) des lignes de champ montre où l'intensité du champ est la plus grande. Ainsi, sur les figures 14 10 à 14.13, la densité des lignes de champ aux points A est supérieure à celle des points B. Évidemment, A > B.

Il ne faut pas penser que les lignes de tension existent réellement comme des fils ou des cordes élastiques tendus, comme Faraday lui-même le supposait. Les lignes de tension permettent uniquement de visualiser la répartition du champ dans l'espace. Ils ne sont pas plus réels que les méridiens et les parallèles du globe.

Les lignes de champ peuvent être rendues visibles. Si des cristaux allongés d'un isolant (par exemple, la quinine) sont bien mélangés dans un liquide visqueux (par exemple, de l'huile de ricin) et que des corps chargés y sont placés, alors près de ces corps, les cristaux s'aligneront en chaînes le long des lignes de tension.

Les figures montrent des exemples de lignes de tension : une boule chargée positivement (voir Fig. 14.10), deux boules chargées de manière opposée (voir Fig. 14.11), deux boules chargées de manière similaire (voir Fig. 14.12), deux plaques dont les charges sont égales en ampleur et signe opposé (voir Fig. 14.13). Le dernier exemple est particulièrement important.

La figure 14.13 montre que dans l'espace entre les plaques, les lignes de force sont fondamentalement parallèles et situées à égale distance les unes des autres : le champ électrique ici est le même en tous points.

Un champ électrique dont l’intensité est la même en tous points est appelé homogène.

Dans une région limitée de l’espace, le champ électrique peut être considéré comme à peu près uniforme si l’intensité du champ dans cette région change légèrement.

Les lignes de champ électrique ne sont pas fermées ; elles commencent par des charges positives et se terminent par des charges négatives. Les lignes de force sont continues et ne se coupent pas, car une intersection signifierait l’absence d’une direction spécifique de l’intensité du champ électrique en un point donné.