какова единица напряженности электрического поля

Единица напряженности электрического поля в международной системе единиц (СИ) — это вольт на метр (В/м).

Что такое напряженность электрического поля?

Напряженность электрического поля ($E$) — это векторная физическая величина, которая характеризует силу, с которой это поле действует на единичный положительный заряд, помещённый в это поле. Напряженность электрического поля в точке определяется как сила, действующая на заряд $q$, делённая на величину этого заряда:

$$E=\frac{F}{q}$$

где:

• $E$ — напряженность электрического поля (в вольтах на метр, В/м),

• $F$ — сила, действующая на заряд $q$ (в ньютонах, Н),

• $q$ — величина заряда (в кулонах, Кл).

Происхождение единицы напряженности электрического поля

Напряженность электрического поля измеряется в вольтах на метр (В/м). Для этого давайте разберёмся, что такое вольт и метр.

1. Вольт — это единица электрического потенциала. Он определяется как разность потенциалов, при которой на заряд в 1 кулон в электрическом поле оказывается работа в 1 джоуль (Дж). То есть:

$$1В=1\frac{Дж}{Кл}=1\frac{1\text{Дж}}{1\text{Кл}}.$$

2. Метр — единица длины в международной системе (СИ).

Таким образом, вольт на метр (В/м) получается из соотношения между работой и расстоянием, на котором эта работа совершается.

Как напряженность электрического поля влияет на заряд?

Электрическое поле вокруг любого заряда действует на другие заряды. Если мы говорим о поле точечного заряда, то его напряженность в любой точке пространства можно вычислить с помощью формулы:

$$E=\frac{1}{4\pi {ϵ}_0}\cdot \frac{Q}{r^2}$$

где:

• $E$ — напряженность поля,

• $Q$ — величина источника поля (заряд),

• $r$ — расстояние от источника поля до точки, в которой измеряется напряженность,

• ${ϵ}_0$ — электрическая постоянная (пермтативность вакуума), её значение: ${ϵ}_0=8,854\times 10^{-12}\text{Ф/м}$ (фарады на метр).

Напряженность электрического поля $E$ зависит от величины источника поля (заряда) и от расстояния до него, и вектор напряженности указывает направление силы, действующей на положительный заряд.

Примеры из физики

1. Поле точечного заряда. Напряженность поля точечного заряда прямо пропорциональна величине заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния от него. Например, если заряд увеличится в два раза, то и напряженность поля увеличится в два раза.

2. Поле, создаваемое плоским конденсатором. Напряженность поля между параллельными пластинами конденсатора (если они заряжены равномерно) зависит от напряжения на конденсаторе и расстояния между пластинами:

$$E=\frac{U}{d}$$

где:

• $E$ — напряженность поля,

• $U$ — напряжение между пластинами,

• $d$ — расстояние между пластинами.

3. Поле, создаваемое заряжённым проводником. В случае проводников напряженность электрического поля внутри проводника на внешней поверхности будет зависеть от распределения заряда и геометрии проводника.

Важные замечания

• Напряженность электрического поля — это векторная величина, то есть, кроме численного значения, она имеет направление. Направление поля определяется как направление силы, с которой оно воздействует на положительный заряд.

• Напряженность электрического поля всегда пропорциональна силе, действующей на заряд, но в отличие от неё, напряженность не зависит от величины заряда, на который это поле воздействует.

Итог

Единица напряженности электрического поля — вольт на метр (В/м). Это количество энергии, которое переносится на единичный заряд, помещённый в это поле, на единицу длины. В более широком смысле, напряженность поля — это мера силы, действующей на единичный положительный заряд в этом поле.