Принцип суперпозиции электрических полей - Электростатика - ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

Принцип суперпозиции (наложения) полей формулируется так:

Если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых 1, 2, 3 и т. д., то результирующая напряженность поля в этой точке равна: 1 + 2+ 3 + …

Принцип суперпозиции полей справедлив для случая, когда поля, созданные несколькими различными зарядами, не оказывают никакого влияния друг на друга, т. е. ведут себя так, как будто других полей нет. Опыт показывает, что для полей обычных интенсивностей, встречающихся в природе, это имеет место в действительности.

Благодаря принципу суперпозиции для нахождения напряженности поля системы заряженных частиц в любой точке достаточно воспользоваться выражением напряженности поля точечного заряда (3.1). На рис. 3.2 показано, как в точке А определяется напряженность поля , созданная двумя точечными зарядами q1 и q2.

Силовые линии электрического поля

Электрическое поле в пространстве принято представлять силовыми линиями. Понятие о силовых линиях ввел М. Фарадей при исследовании магнетизма. Затем это понятие было развито Дж. Максвеллом в исследованиях по электромагнетизму.

Силовая линия, или линия напряженности электрического поля, — это линия, касательная к которой в каждой ее точке совпадает с направлением силы, действующей на положительный точечный заряд, находящийся в этой точке поля.

На рис. 3.3-3.6 изображены линии напряженности положительно заряженного шарика (рис. 3.3); двух разноименно заряженных шариков (рис. 3.4); двух одноименно заряженных шариков (рис. 3.5) и двух пластин, заряженных разными по знаку, но одинаковыми по абсолютной величине зарядами (рис. 3.6).

Линии напряженности на последнем рисунке почти параллельны в пространстве между пластинами, и плотность их одинакова. Это говорит о том, что поле в этой области пространства однородно. Однородным называется электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства.

В электростатическом поле силовые линии не замкнуты, они всегда начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных зарядах. Они нигде не пересекаются, пересечение силовых линий говорило бы о неопределенности направления напряженности поля в точке пересечения. Плотность силовых линий больше вблизи заряженных тел, где напряженность поля больше.

Поле заряженного шара. Напряженность поля заряженного проводящего шара на расстоянии от центра шара, превышающем его радиус r ≥ R, определяется по той же формуле, что и поля точечного заряда (3.1). Об этом свидетельствует распределение силовых линий (рис. 3.7, а), аналогичное распределению линий напряженности точечного заряда (рис. 3.7, б).

Заряд шара распределен равномерно по его поверхности. Внутри проводящего шара напряженность поля равна нулю.