Главная > Физика > Физика для средних специальных учебных заведений
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

Глава 15. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

§ 15.1. Электрическое поле как особый вид материи.

Сигналы о далеких событиях мы всегда получаем с помощью промежуточной среды.. Например, телефонная связь осуществляется с помощью электрических проводов, передача речи на расстояние происходит с помощью звуковых волн, распространяющихся в воздухе

(в безвоздушном пространстве звук распространяться не может). Поскольку возникновение сигнала всегда представляет собой материальное явление, то его распространение, связанное с передачей энергии от точки к точке пространства, может происходить только в материальной среде.

Важнейшим признаком того, что в передаче сигнала участвует промежуточная среда, является конечная скорость распространения сигнала от источника до наблюдателя, которая зависит от свойств среды. Например, звук в воздухе распространяется со скоростью около 330 м/с.

Если бы в природе существовали явления, при которых скорость распространения сигналов была бесконечно большой, т. е. сигнал мгновенно передавался бы от одного тела к другому при любом расстоянии между ними, то это означало бы, что тела могут действовать друг на друга на расстоянии и при отсутствии материи между ними. Такое воздействие тел друг на друга в физике называется дальнодействием. Когда же тела действуют друг на друга с помощью материи, находящейся между ними, их взаимодействие называется близкодействием. Следовательно, при близкодействии тело непосредственно воздействует на материальную среду, а эта среда уже воздействует на другое тело.

Для передачи воздействия одного тела на другое через промежуточную среду необходимо некоторое время, так как любые процессы в материальной среде передаются от точки к точке с конечной и вполне определенной скоростью. Математическое обоснование теории близкодействия было дано выдающимся английским ученым Д. Максвеллом (1831-1879 гг.). Так как сигналов, распространяющихся мгновенно, в природе не существует, в дальнейшем мы будем придерживаться теории близкодействия.

В некоторых случаях распространение сигналов происходит с помощью вещества, например, распространение звука в воздухе. В других случаях вещество непосредственно в передаче сигналов не участвует, например, свет от Солнца доходит до Земли через безвоздушное пространство. Следовательно, материя существует не только в виде вещества.

В тех случаях, когда воздействие тел друг на друга может происходить через безвоздушное пространство, материальную среду, передающую это воздействие, называют полем. Таким образом, материя существует в виде вещества и в виде? поля. В зависимости от рода сил, действующих между телами, поля могут быть различных видов. Поле, передающее воздействие одного тела на другое в соответствии с законом всемирного тяготения, называется полем тяготения. Поле, передающее воздействие одного неподвижного электрического заряда на другой неподвижный заряд в соответствии с законом Кулона, называется электростатическим или электрическим полем.

Опыт показал, что электрические сигналы распространяются в безвоздушном пространстве с очень большой, но конечной скоростью, которая равна приблизительно 300 000 км/с (§ 27.7). Это

доказывает, что электрическое поле — такая же физическая реальность, как и вещество. Изучение свойств поля позволило осуществить передачу энергии на расстояние с помощью поля и использовать это для нужд человечества. Примером может служить действие радиосвязи, телевидения, лазеров и т. п. Однако многие свойства поля изучены плохо или еще не известны. Изучение физических свойств поля и взаимодействия между полем и веществом является одной из важнейших научных проблем современной физики.

Любой электрический заряд создает в пространстве электрическое поле, с помощью которого он взаимодействует с другими зарядами. Электрическое поле действует только на электрические заряды. Поэтому обнаружить такое поле можно только одним способом: внести в интересующую нас точку пространства пробный заряд Если в этой точке поле есть, то на будет действовать электрическая сила.

Когда поле исследуют пробным зарядом, то считают, что он своим присутствием не искажает исследуемое поле. Это означает, что величина пробного заряда должна быть очень малой по сравнению с зарядами, создающими поле. В качестве пробного заряда условились использовать положительный заряд.

Из закона Кулона следует, что абсолютная величина силы взаимодействия электрических зарядов уменьшается при увеличении расстояния между ними, но никогда не исчезает совсем. Это означает, что теоретически поле электрического заряда простирается до бесконечности. Однако практически мы считаем, что поле имеется только там, где на пробный заряд действует заметная сила.

Отметим еще, что при движении заряда вместе с ним перемещается и его поле. Когда заряд удаляется настолько, что электрическая сила на пробный заряд в какой-либо точке пространства уже практически не действует, мы говорим, что поле исчезло, хотя в действительности оно переместилось в другие точки пространства.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление