§ 18. Электрастатычнае поле
Зараджаныя целы і часціцы, якія коратка называюць зарадамі, узаемадзейнічаюць адно з адным. Гэта пацвярджаюць шматлікія доследы, а закон Кулона дазваляе вызначыць сілы ўзаемадзеяння нерухомых пунктавых зарадаў. Але што з’яўляецца прычынай такога ўзаемадзеяння, які яго механізм?
Першым, хто здагадаўся, што «целы дзейнічаюць адно на адно на адлегласці ў выніку прывядзення навакольнага асяроддзя ў стан напружання», быў выдатны англійскі вучоны Майкл Фарадэй (1791–1867). Абагульніўшы вынікі ўласных даследаванняў, праведзеных з 1832 да 1852 г., Фарадэй увёў у фізіку новае паняцце — поле. Ён разглядаў поле як матэрыяльнае асяроддзе, якое з’яўляецца пасярэднікам пры любых узаемадзеяннях аддаленых адно ад аднаго цел.
Паводле сучасных уяўленняў, электрычны зарад надзяляе навакольную прастору асаблівымі фізічнымі ўласцівасцямі — стварае электрычнае поле. Гэты зарад называюць крыніцай поля і часта пазначаюць сімвалам Q. Асноўнай уласцівасцю электрычнага поля з’яўляецца яго дзеянне некаторай сілай на змешчаны ў яго зарад. Інакш кажучы, зарады не дзейнічаюць адзін на аднаго непасрэдна. Узаемадзеянне электрычных зарадаў ажыццяўляецца праз створаныя імі палі.
Так, напрыклад, пры ўзаемадзеянні нерухомых электрычных зарадаў электрастатычнае поле зараду q1 дзейнічае пэўнай сілай на зарад q2, а поле зараду q2 дзейнічае на зарад q1. Гэтыя ўзаемадзеянні перадаюцца не імгненна, а з канчатковай скорасцю, роўнай скорасці святла ў вакууме . Па меры аддалення ад заряду-крыніцы поле слабее.
Электрастатычнае поле — поле, якое ствараецца нерухомымі адносна выкарыстанай інерцыяльнай сістэмы адліку электрычнымі зарадамі.
Электрастатычнае поле існуе ў прасторы вакол нерухомых зарадаў, непарыўна з імі звязана і не змяняецца з часам. Сілу, якой поле дзейнічае на ўнесены ў яго электрычны зарад, называюць электрычнай сілай або кулонаўскай сілай.
Каб даследаваць электрастатычнае поле, створанае зарадам Q, у яго змяшчаюць зарад q0, які называюць пробным. Пад пробным зарадам разумеюць зарад, модуль якога дастаткова малы () і ўласнае поле якога істотна не мяняе размеркавання астатніх зарадаў у даследаваным полі. Пробны зарад павінен быць пунктавым, каб можна было даследаваць поле ў малых частках прасторы. Пробны зарад можа быць як дадатны, так і адмоўны.
Адзначым, што ўласцівасць электрычнага поля ўздзейнічаць некаторай сілай праяўляецца не толькі ў пункце, у якім знаходзіцца пробны зарад q0. Гэтую ўласцівасць маюць усе пункты поля, створанага зарадам Q.
Выкарыстоўваючы пробны зарад q0, можна колькасна ахарактарызаваць электрастатычнае поле, створанае любым зараджаным целам, паказаўшы модуль і напрамак сілы, якая дзейнічае на зарад q0 у любым пункце поля.
Параўнайце гравітацыйнае і электрастатычнае ўзаемадзеянні цел. Запоўніце табліцу ў сшытку.
| Пытанне | Узаемадзеянне | |
| гравітацыйнае | электрастатычнае | |
| Паміж якімі целамі магчымае? | ||
| Які характар? | ||
| Ці залежыць ад асяроддзя? | ||
| Што з'яўляецца крыніцай? | ||
| Які знак крыніцы? | ||
| Наколькі вялікая інтэнсіўнасць? | ||
| Як можна вызначыць модуль сіл? | ||
| Для якіх цел праўдзівыя законы? | ||
З гісторыі фізікі
На думку А. Эйнштэйна, ідэя поля была самым важным адкрыццём з часоў Ньютана. Ён пісаў, што «трэба мець магутны дар навуковага прадбачання, каб распазнаць, што ў апісанні электрычных з’яў не зарады і не часціцы вызначаюць сутнасць з’яў, а, хутчэй, прастора паміж зарадамі і часціцамі». Фарадэй стварыў канцэпцыю электрамагнітнага поля, заснаваную на канчатковай скорасці распаўсюджвання любых узаемадзеянняў. Матэматычную завершанасць ідэі Фарадэя надаў яго геніяльны суайчыннік і пераемнік Джэймс Клерк Максвел (1831–1879).
1. Якія факты пацвярджаюць існаванне электрычнага поля?
2. Якое поле называюць электрастатычным?
3. Якія асноўныя асаблівасці электрастатычнага поля?