Электрическое поле является составляющей частью электромагнитного поля. Возникает оно вокруг заряженных тел и частиц. Этот объект невидим, но определение электрического поля можно произвести, поместив в него определенный заряд. Для установления количественного значения существует понятие напряженности. Это величина векторная и показывает, с какой силой поле воздействует на помещенный в него пробный заряд.
История появления теории
Прежде чем физически было доказано существование этого явления, специалисты разных рангов пытались теоретически обосновать его появление. Первые попытки были осуществлены в конце XVIII века, когда астроном Лагранж ввел понятие потенциала.
Этот показатель характеризовал напряженность, а фактически является работой, которую должно совершить поле для перемещения заряда из бесконечности в определенную его точку. Чуть позже Кулон вывел понятие взаимодействия между заряженными частицами, для своих опытов он использовал крутильные весы.
В начале XIX века Пуассоном была доказана связь между понятием потенциала и электромагнитным явлением. Через 7 лет были проведены эксперименты, которые показали влияние на магнитную стрелку, протекающим по проводам током.
Это доказало, что вокруг проводников создается электрическое поле с неизменяемой напряженностью. Тему в дальнейшем продолжили Ом и Фарадей. Фарадей опубликовал работы, где описывал взаимодействие разнородных полей.
Практически эта теория позже нашла применение в производстве электродвигателей. Немного спустя в расчеты физиков были введены единицы измерения магнитных и электрических полей.
Описание физического явления
Обнаружить наличие электрического поля несложно. Для этого нужно обладать заряженной частицей и поместить ее в определенное место в пространстве.
Если на нее начнет воздействовать электрическая сила, это и будет доказательством его наличия.
Свойствами поля являются:
- невидимость;
- способность взаимодействовать только с другими электрическими полями;
- оно обладает векторным направлением;
- поле может притягивать или отталкивать;
- возникает всегда вокруг заряженных частиц;
- концентрация;
- неоднородность.
На заряженную частицу, помещенную в поле, с разных точек действуют силы, которые отличаются значением и направлением. Для ее определения существует силовая характеристика поля, которая называется напряженностью и обозначается латинской Е.
Величина эта равна отношению силы на заряд, с которой она действует на него в определенной точке поля. Если одновременно в поле помещается несколько зарядов, то общая сила высчитывается как геометрическая сумма всех векторов.
Виды электрических полей
Действие такого явления можно наблюдать ежедневно в бытовых условиях. Для этого можно любой диэлектрик потереть о кусок шерсти или пластмассовую расческу о свои волосы. Результатом таких действий станет создание заряда на предметах, а вокруг них появится электрическое поле.
Существуют следующие виды:
- статическое;
- индуктированное или вихревое;
- стационарное;
- магнитное.
Некоторые свойства у разных видов полей совпадают, но среди них есть и существенные различия. Например, если заряженная частица находится в неподвижном состоянии, то вокруг нее существует только статическое поле. Как только она начнет движение, то сразу появится и магнитное поле. Его сила будет возрастать с увеличением скорости заряда.
Кроме этого, во время движения магнитного появится индуктированное поле. Существует и различия между статическим и стационарным полями. Так, для поддержания стационарного состояния необходимо постоянная затрата некоторой энергии, чего не происходит со статическими полями.
Сферы применения
Некоторые свойства электрического поля позволяют с успехом использовать их в повседневной жизни. Например, оно способно образовывать ионы в жидкости. Погружение электродов в жидкую среду позволяет разделять ее на несколько фракций.
На основании этих свойств электрическое поле нашло применение в медицине, химии, любых видах очистки. В медицине, например, ионами воздействуют на пораженные места, благодаря чему происходит уничтожение вредных микроорганизмов, попавших в рану, и быстрое их заживление.
Применяются и аппарат, воздействующие электрическим полем на отдельные участки тела, что позволяет точечно повысить в них температуру. В результате гемодинамики улучшается движение крови и ускоряется процесс выздоровления.
Методом использования электрического поля происходит очищение воды в специальных сооружениях, что широко используют организации водоканалов. Под его воздействием в отстойниках производят отделение чистой воды от вредных примесей.
Такой же метод применяется при добыче нефти для удаления загрязненных веществ, мешающих дальнейшей ее обработке. В настоящее время ведутся разработки по использованию электрического поля для беспроводной передачи электроэнергии к различным приборам.
В то же время в некоторых случаях необходимо и защищаться от его воздействия. Особенно широко это применяется в электронике, где встречается необходимость оградить одно поле от воздействий другого.
