Часть первая. Общая электротехника

Глава первая. Электрическое поле

1-1. Основные понятия

Во всяком теле содержится большое количество элементарных частиц вещества, обладающих электрическими зарядами, например: протопы — положительными зарядами, электроны — отрицательными. Одни из элементарных заряженных частиц входят в состав атомов и молекул вещества, другие находятся в свободном состоянии. В заряженном теле преобладают положительные или отрицательные заряды, в электрически нейтральном теле число тех и других зарядов одинаково.

Движущиеся электрические заряды неразрывно связаны с окружающим их электромагнитным нолем, которое представляет собой один из видов материи. Электромагнитное поле состоит из двух взаимно связанных сторон — составляющих: магнитного поля и электрического поля, выявляемых по силовому действию на заряженные элементарные частицы или тела.

Разноименно заряженные тела притягиваются друг к другу, одноименно заряженные — отталкиваются. Каждый заряд неразрывно связан с окружающим его электрическим полем, так что взаимодействие заряженных тел происходит при посредстве электрического поля.

Так как электрическое поле оказывает силовое действие на внесенное в него электрически заряженное тело или частицы, оно способно совершить работу.

Следовательно, электрическое поле обладает энергией, которую называют электрической энергией.

Электрически заряженные частицы вещества и их электрическое поле представляют собой две неразрывно связанные фермы материи.

Каждая точка электрического поля характеризуется напряженностью поля .

Напряженность электрического поля определяется отношением силы F, с которой поле действует на точечный пробный заряд q, помещенный в данную точку ноля, к величине этого заряда, следовательно, можно написать:

Рис. 1-1. Электрическое поле между двумя параллельными пластинами, заряженными разноименными зарядами.

Точечным пробным зарядом называется заряженное тело, линейные размеры которого весьма малы и заряд которого вследствие малости практически не искажает рассматриваемое поле.

При равном единице (одному кулону), численно равно F, следовательно, напряженность электрического поля численно равна силе поля, действующей на единичный заряд, т. е. электрический заряд, равный единице (одному кулону).

Напряженность поля характеризуется не только величиной, но и направлением, которое совпадает с направлением силы поля, действующей на положительный заряд, находящийся в данной точке поля. Следовательно, напряженность поля — векторная величина.

На рис. 1-1. показан вектор напряженности Ш электрического поля между двумя параллельными пластинами с зарядами

Электрическое поле графически изображается линиями напряженности электрического поля. Линия напряженности проводится так, чтобы в каждой точке ее вектор напряженности поля был направлен вдоль касательной к ней в этой точке. Линия напряженности электрического поля начинается на положительном заряде и оканчивается на отрицательном электрическом заряде, таким образом, она является не замкнутой.

Если через каждую единичную площадку (например, ), перпендикулярную к направлению линии, провести число линий, равное или пропорциональное напряженности поля в этой части, то плотность линий напряженности можно использовать для оценки величины напряженности поля. Поле называется однородным, если во всех точках его векторы напряженности равны друг другу. Примером может служить электрическое поле между параллельными пластинами (рис. 1-1) в области, достаточно удаленной от краев пластин.