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_eс⁴/|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 = m²с³/|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.

   <<      Предметный указатель      >>