Интензитет на електрическото поле
From Wikipedia, the free encyclopedia
Интензитèт или напрèгнатост на електрѝческото полè е основна векторна характеристика, равна на отношението на силата , действаща на точков електричен заряд в полето, към големината на заряда : [1]
. (1)
В английския език се среща и само като електрично поле .
За да се определи електричното поле в определена точка на пространството, измерва се силата, коя полето упражнява върху заряд, поставен в тази точка. Ако заряд се намира на разстояние от пробен заряд , силата на взаимодействие между двата заряда съгласно закона на Кулон е: [2]
. (2)
Замествайки тази стойност във формула (1), се получава:
, (3)
където е диелектричната проницаемост на средата;
е единичен вектор, определящ посоката на полето.
Величината на интензитета като скаларна величина е:
. (4)
Когато електричното поле е създадено от множество заряди, интензитетът на полето е векторна сума от електричните полета на всички заряди:
, (5)
е разстоянието от -ия заряд до точката, в която се измерва електричното поле.
Ако разпределението на зарядите е непрекъснато, сумата е интегрална:
(6)
където:
е обем от пространството, където са разположени зарядите (ненулева обемна плътност на заряда, ρ≠0), или цялото пространство,
– радиус-вектор на точки, в която се изчислява ,
– радиус-вектор на източника, достигащ до всички точки от областта при интегриране,
– елемент от обема.
Може да се постави: вместо ;
вместо ;
вместо . [1]
В общия случай напрегнатостта на електричното поле зависи от пространствените координати и времето
Интензитетът на електричното поле е свързан с електромагнитните потенциали:
където са скаларният и векторният потенциали.
В частния случай на стационарни (непроменящи се с времето) полета уравнението се опростява и показва връзката на електростатичното поле с електростатичния потенциал или покомпонентно:
то ест електростатичното поле се оказва потенциално поле.
Обратното съотношение определя електростатичния потенциал чрез интензитета на електричното поле:
-
където
Съгласно определението от формула (1), единица за напрегнатост на електрическото поле може да бъде „нютон на кулон“ . От връзката между физичните величини и техните измерителни единици се получава:
Официално приетата единица за интензитет на електричното поле в международната система СИ съгласно формула (4) е волт на метър . Често използвани в практиката са производните единици микроволт на метър , миливолт на метър , киловолт на метър и мегаволт на метър .
Примерни стойности:
- в атмосферата – 100 до 200 V/m;
- в контакт 230 V – до 15 kV/m;
- кондензатор – 1 ÷ 2 MV/m.
- устойчивост на въздуха на проникване – 3 MV/m. [3]
Устойчивостта на проникване на електрическо поле е пределната стойност на напрегнатостта на полето, при която в някоя среда нея настъпва електрически пробив. За въздуха тя е 3 MV/m = 30 kV/cm = 3.106 V/m. За други среди тя намалява с увеличаване на диелектричната проницаемост.
Пример: Ако има напрежение 5 V между две пластини на кондензатор на разстояние 1 mm, напрегнатостта на полето е 5 kV/m.