Электрическое поле

План:

1 Создания электрического поля
2 Энергия электрического поля
3 Термодинамические потенциалы
4 Смотри также

Введение

Электрическое поле - одна из составляющих электромагнитного поля, что существует вокруг тел или частиц, имеющих электрический заряд, а также в свободном виде при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле может наблюдаться благодаря силовому воздействию на заряженные тела.

Количественными характеристиками электрического поля вектор напряженности электрического поля $\ Mathbf {E}$ и вектор электрической индукции $\ Mathbf {D}$ .

В случае, когда электрическое поле не меняется со временем, его называют электростатическим полем.

Раздел физики, изучающий распределение статического электрического поля в пространстве, называется электростатики.

1. Создания электрического поля

Электрическое поле создается заряженными телами, в частности заряженными элементарными частицами. Такое поле потенциальным. Его напряженность определяется законом Кулона. Силовые линии потенциального электрического поля начинаются и заканчиваются на зарядах или выходят на бесконечность.

По закону электромагнитной индукции электрическое поле создается также переменным магнитным полем. Такое электрическое поле - вихревое. Силовые линии вихревого электрического поля замкнуты.

2. Энергия электрического поля

Электрическое поле вызывает перемещение свободных зарядов и может выполнять работу, а это значит, что оно должно энергию.

Энергия электрического поля W задается формулой

$W = \ frac {1} {8 \ pi} \ int \ mathbf {E} \ cdot \ mathbf {D} dV$ ,

где интегрирование проводится по всему пространству ^[1].

Соответственно, плотность энергии электрического поля задается формулой

$w = \ frac {1} {8 \ pi} \ mathbf {E} \ cdot \ mathbf {D}$

Энергия электрического поля системы заряженных проводников с зарядами q_i равна

$W = \ frac {1} {2} \ sum_i q_i \ varphi_i$ ,

где $\ Varphi_i$ - потенциалы проводников.

3. Термодинамические потенциалы

Отзыв термодинамической системы на приложенное внешнее электрическое поле описывается термодинамическими потенциалами. Например, свободная энергия единицы объема имеет вид

$F =-SdT + \ frac {1} {4 \ pi} \ mathbf {E} d \ mathbf {D}$ .

Таким образом, напряженность электрического можно определить через частную производную свободной энергии по электрической индукции при постоянной температуре.

$E = 4 \ pi \ left (\ frac {\ partial F} {\ partial D} \ right) _T$

4. Смотри также

Это незавершенная статья по физики.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.

Формулы на этой странице записаны в системе СГС (СГСГ). Для превращения в систему СИ смотри Правила перевода формул системы СГС в систему СИ.