B. Elektrické pole náboja v pokoji

OBSAH:

Z učiva o elektrostatike už viete, že v priestore v okolí kladného elektrického náboja q je niečo, čo sa prejavuje tak, že ak vezmeme veľmi malý skúšobný náboj a umiestnime ho do nejakého bodu tohto priestoru, bude naň pôsobiť elektrická sila . Toto niečo sme nazvali elektrické pole.

Pole v okolí náboja q sa prejavuje tak, že na skúšobné náboje v okolí náboja q pôsobí elektrická sila.

Pôsobiaca sila je tým väčšia, čím väčší je náš skúšobný náboj . Matematicky sa to dá zapísať ako priama úmernosť
,
kde je vektorová konštanta úmernosti a predstavuje silu, ktorá by pôsobila na jednotkový skúšobný náboj. Vektor možno vyjadriť ako . Vektor nazývame intenzita elektrického poľa.

Vieme, že vektory intenzity elektrického poľa v tomto prípade smerujú od kladného náboja a ich veľkosť klesá so štvorcom vzdialenosti od náboja. Pre veľkosť intenzity tohto poľa možno z Coulombovho zákona získať vzťah:

Zo vzorca je vidieť, že čím ďalej sa od kladného náboja nachádzame, tým je intenzita poľa menšia. Ak sa napríklad vzdialenosť r zväčší 2 krát, intenzita klesne 2² = 4 krát, lebo v menovateli vzorca je r². Intenzita poľa teda klesá veľmi rýchlo. Pri veľkých vzdialenostiach od kladného náboja môže byť taká malá, že bude našimi prístrojmi nemerateľná.

Elektrické pole kladného náboja môžeme znázorniť pomocou siločiar, ktoré majú tú vlastnosť, že ich dotyčnica v ľubovoľnom bode siločiary vždy udáva smer intenzity elektrického poľa v tomto bode.

Obrazec siločiar elektrického poľa kladného náboja môžeme v princípe získať aj takto: Rovnomerne rozmiestnime do celého priestoru množstvo skúšobných nábojov q' a odmeriame silu, ktorá na ne pôsobí. Z nej určíme podľa vzťahu vektor intenzity v každom bode, kde máme umiestnený skúšobný náboj. Skúšobné náboje volíme naschvál veľmi malé, aby sa navzájom neovplyvňovali.

Teraz vektory pospájame čiarami v smere vektorov. Obrazec siločiar ktorý získame je znázornený na nasledujúcom obrázku.

Pole v okolí náboja q znázornené pomocou elektrických siločiar.

V nasledujúcej časti preskúmame elektrické pole náboja, ktorý sa voči pozorovateľovi pohybuje malou rýchlosťou.