Приглашаем посетить сайт

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах
НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

НАПРЯЖЕННОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ - в классической электродинамике (E) - векторная характеристика электрич. поля, сила, действующая па покоящийся в данной системе отсчёта единичный олектрич. заряд. При этом предполагается, что внесение заряда (заряженного пробного тела) во внеш. поле E не изменяет такового. Иногда вместо H. э. п. говорят просто "электрич. поле". Размерность Н. э. п. в гауссовой системе - L^-1/2M^1/2T ^-1, в СИ - LMT^-3I^-1; единицей H. э. п. в СИ является вольт на метр (1 СГСЭ = 3^.10⁴ В/м). Распределение H. э. п. в пространстве обычно характеризуют с помощью семейства линий E (силовых линий электрич. поля), касательные к к-рьш в каждой точке совпадают с направлениями вектора E. Как и любое векторное поле, поле E разбивается на две составляющие: потенциальную ([E _п) = 0, E _п = - j ^е )и вихревую ( Е_B = 0, Е_B = [A^m]). В частности, электрич. поле, создаваемое системой неподвижных зарядов, является чисто потенциальным. Электрич. поле излучения, в т. ч. поле E в поперечных эл.-магп. волнах, является чисто вихревым. Вместе с вектором магн. индукции В H. э. п. составляет единый 4-тензор электромагнитного поля. Поэтому чисто олектрич. поле данной системы зарядов существует лишь в "избранной" системе отсчёта, где заряды неподвижны. В др. инерцпальных системах отсчёта, перемещающихся относительно "избранной" с пост. скоростью u, возникает ещё и магнитное поле В' = = [uE]/, обусловленное появлением конвекц. токов j = ru/(r - плотность заряда в "избранной" системе).

Для характеристики полей в материальных средах помимо H. э. и. вводят ещё вектор поляризации среды Р ^е(E), равный дипольноту моменту единицы объёма. Обычно оба эти вектора объединяются в вектор электрической индукции, или электрич. смещения, D = E + + 4pP^e. Источниками поля D являются свободные заряды (D = 4pr), источниками поля E - совокупность свободных (r) и связанных (r _св) зарядов E = 4p(r + r _св),= -^.P ^е· В линейных средах, где P^e есть линейная ф-ция E, имеет место принцип суперпозиции, согласно к-рому поле, создаваемое суммой зарядов , равно векторной сумме полей, создаваемых парциальными зарядами .

В классич. электродинамике иногда вводят "естеств." значение H. о. п., E* _кл = т²_e с⁴/|е|³= 6·10¹⁵ СГСЭ, выражаемое через фундам. константы и равное приблизительно H. э. п. на поверхности заряж. тела, служащего классич. моделью электрона (заряд е= -4,8^.10^-10 СГСЭ, радиус r _е=2,8·10^-13 см). Однако в таких сильных полях становятся существенными квантовые эффекты; в квантовой электродинамике критич. значение H. э. п. для частицы с массой т и зарядом е равно E* _кв = m² с³/| е|. Работа по перемещению частицы в таком поле на расстояние комптоновской длины волны ^-l^- = (2p/h)/mc равна энергии покоя частицы. Для электрона E* _кв = 4,4·10¹³ СГСЭ; при Е> E* _кв происходит эфф. рождение электронно-позитронных пар (см. Рождение пар). Отношение E* _кв/E* _кл - 1/137, т. е. равно постоянной тонкой структуры.

Для прецизионных измерений статич. и медленно изменяющихся электрич. полей обычно используют Штарка эффект. Повседневные рабочие измерения часто производят опосредованно, через значение прикладываемых напряжений или через величины наведённых эдс на зондах и щупах.

Лит. см. при ст. Электрическое поле.