Էլեկտրական դաշտ

իսական դաշտի երկու բաղադրիչներից մեկը էլեկտրական դաշտն է։

էլեկտրական լիցքերը իրենց շրջապատող  տարածությունը ենթարկում են որոշակի ֆիզիկական փոփոխության։ Այդ փոփոխությունը  արտահայտվում է այն բանում, որ տվյալ տարածաթյան մեջ երևան են գալիս էլեկտրական ուժեր։

Այն տարածությունը, որտեղ գործում են էլեկտրական ուժերը, կոչվում են էլեկտրական դաշտ: Վեկտորական դաշտ է^[1], առաջանում է լիցքավորված մարմինների կամ մասնիկների շուրջ, ինչպես նաև մագնիսական դաշտի փոփոխության ժամանակ։ Անմիջականորեն չի դիտվում (տեսանելի չէ), սակայն հնարավոր է հայտնաբերել լիցքավորված մարմինների վրա իր թողած ազդեցության միջոցով։

Էլեկտրական դաշտը քանակապես բնութագրվում է իր ուժային բնութագիրով՝ էլեկտրական դաշտի լարվածությամբ, որը վեկտորական ֆիզիկական մեծություն է, հավասար է տարածության տվյալ կետում տեղադրված փորձնական լիքցի վրա ազդող ուժի հարաբերությանը, այդ լիցքի մեծությանը։ Էլեկտրական դաշտի լարվածության վեկտորը տարածության յուրաքանչյուր կետում համընկնում է դրական փորձնական լիցքի վրա ազդող ուժի ուղղության հետ։

${\displaystyle {\vec {F}}={\vec {E}}q}$

Դաշտի բնութագրերից է նաև պոտենցիալային արժեքը։ Դա այն աշխատանքն է,որ պետք է կատարել,միավոր դրական լիցքն անվերջությունից տվյալ կետ բերելու համար:Այն սկալյարն մեծություն է:Եթե սահմանափակվենք միայն դատարկության մեջ հետազոտություն անելով,ապա միայն ${\displaystyle {\vec {E}}}$ իմանալը տարածության ամեն կետում բավական է։ Բայց նյութական որևէ միջավայրում(օրինակ դիելեկտրկում) էլեկտարամագնիսկան ալիքի նկարագրումը պահանջում է երկրորդ դաշտի իմացություն՝${\displaystyle {\vec {D}}}$,որը կոչվում է էլեկտրական շեղման (կամ էլեկտրական ինդուկցիայի) վեկտոր։${\displaystyle {\vec {D}}=\varepsilon _{0}{\vec {E}},\varepsilon _{0}=10^{-9}/36\pi =8.854\centerdot 10^{-12}}$Ֆ/մ

${\displaystyle \varepsilon _{0}}$-վակումի դիելկտրիկական թափանցելիություն

${\displaystyle \varepsilon _{a}=q/4\pi r^{2}E}$

${\displaystyle \varepsilon _{a}}$-միջավայրի բացարձակ դիելեկտրիկ թափանցելիություն [Ֆ/մ]

${\displaystyle \varepsilon =\varepsilon _{a}/\varepsilon _{0}}$ -միջավայրի հարաբերական դիէլեկտրիկ թափանցելիություն

${\displaystyle {\vec {E}}=q/4\pi \varepsilon \varepsilon _{0}r^{3}\centerdot {\vec {r_{0}}}}$

Դասական ֆիզիկայում, իսական դաշտի բաղադրիչներից մեկը և էլեկտրամագնիսական փոխազդեցության դրսևորումը։ Քվանտային էլեկտրադինամիկայում այն էլեկտրաթույլ փոխազդեցության բաղադրիչ է։

Մաքսվելի հավասարումներով դասական ֆիզիկայում նկարագրվում են էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի փոխազդեցությունները և լիցքերի ազդեցությունը այդ դաշտերի համակարգի վրա։

Էլեկտրական դաշտի հիմնական ազդեցությունը ուժային փոխազդեցությունն է դիտորդի նկատմամբ անշարժ լիցքավորված մարմինների կամ մասնիկների վրա։ Շարժվող լիցքերի վրա ուժային ազդեցություն է թողնում նաև մագնիսական դաշտը (Լորենցի ուժի երկրորդ բաղադրիչը)։

Էներգիան

Էլեկտրական դաշտն օժտված է էներգիայով։ Այդ էներգիայի խտությունը որոշվում է դաշտի մեծությամբ և կարող է տրվել

${\displaystyle u={\frac {1}{2}}\left({\vec {E}}{\vec {D}}\right),}$

Բանաձևով, որտեղ E-ն էլեկտրական դաշտի լարվածությունն է, D-ն՝ ինդուկցիան։

Դասակարգում

Համասեռ դաշտ

Illustration of the electric field between two parallel conductive plates of finite size (known as a parallel plate capacitor). In the middle of the plates, far from any edges, the electric field is very nearly uniform.

Համասեռ էլեկտրական դաշտը այն դաշտն է, որում էլեկտրական դաշտի լարվածությունը տարածության ցանկացած կետում ունի նույն մեծությունը և ուղղությունը։ Մոտավորապես համասեռ կարելի է համարել տարանուն լիցքավորված թիթեղների միջև գտնվող էլեկտրական դաշտը։ Համասեռ էլեկտրական դաշտում լարվածության գծերը զուգահեռ են միմյանց։

էլեկտրական դաշտը գրաֆիկորեն պատկերելու համար օգտվում են ուժագծերի գաղափարից, որը գիտության մեջ մտցրել է Մայքլ Ֆարադեյը։

Ուժագծերը կամ լարվածության գծերը կոչվում են այն գծերը, որոնց յուրաքանչյուր կետում դաշտի լարվածությունը ունի այդ կետից տարված շոշոփողի ուղղությունը։

Էլեկտրական դաշտի ուժագծեր

Ուժագծերը ուժադաշտերի ( էլեկտրական, մագնիսական, գրավիտացիոն) պատկերման համար ծառայող երևակայական գծեր են։ Էլեկտրական դաշտը "տեսանելի" դարձնելու նպատակով Մայքլ Ֆարադեյը առաջարկեց էլեկտրական դաշտի ներկայացման մեկ այլ ՝ գրաֆիկական եղանակ։ Նա դաշտը պատկերեց այսպես կոչված ուժագծերի օգնությամբ։ Դրա տեսակներն են՝

• Գրավիտացիոն դաշտի ուժագծեր
• էլեկտրական դաշտի ուժագծեր
• Մագնիսական դաշտի ուժագծեր

Էլեկտրական դաշտի ուժագծեր կամ լարվածության գծեր

էլեկտրական դաշտը կարող է լինել ինչպես պոտենցիալային,որը պայմանավորված է էլեկտրական լիցքերի առկայությամբ,այնպես էլ մրրկային,որն առաջանում է ժամանակի ընթացքում փոփոխվող մագնիսական դաշտից։ Եթե դաշտի ուժագծերի ընթացքն ու խտությունը չեն փոխվում ժամանակի ընթացքում,դաշտը կոչվում է ստացիոնար։

Մրրկային էլեկտրական դաշտի ուժագծերը փակ են։

Էլեկտրական դաշտի ուժագծեր կամ լարվածության գծեր կոչվում են այն անընդհատ գծերը, որոնց կամայական կետում դաշտի լարվածությունն ուղղված է այդ կետով տարված շոշափողի երկայնքով։

Ուժագծեր իրականում գոյություն չունեն ՝դրանք երևակայական գծեր են։ Ուժագծերով դաշտի պատկերումը միայն հարմար միջոց է։

էլեկտրական դաշտի ուժագծերի հատկությունները

• 

  Լարվածության գծերի ուղղությունը տարանուն լիցքավորված թիթեղների միջև

  էլեկտրական դաշտի ուժագծերը փակ չեն դրանք ունեն սկիզբ և վերջ։
• Սկսում են դրական և վերջանում բացասական կիցքերից:

  

• Էլեկտրական դաշտի ուժագծերը միշտ ուղղահայաց են մետաղալարի մակերևույթին։
• Էլեկտրական դաշտի ուժագծերի դասավորվածությունը որոշում է դաշտի բնույթը։

Դաշտը կարող է լինել

• Ճառագայթաձև- եթե ուժագծերը դուրս են գալիս մի կետից,կամ հանդիպում նույն կետում։
• Միատարր-եթե ուժագծերը դաշտի տվյալ բնագավառում զուգահեռ են և ունեն նույն խտությունը ։
• Ոչ միատարր -եթե ուժագծերը զուգահեռ չեն։

Ուժագծերի ուղղություն =

Ուժագծերին վերագրում են ուղղություն։ Պայմանականորեն համարում են , որ Էլեկտրաստատիկ դաշտի ուժագիծը սկիզբ է առնում դրական լիցքից և վերջանում բացասական լիցքով։

Տարածության բոլոր այն տիրույթներում ,որտեղ գոյություն ունի էլեկտրական դաշտ ,կարելի է տանել ուժագիծ։ Ընդ որեւմ ,լիցքի տարած բաշխման դեպքում էլեկտրական դաշտի լարվածությունը կամայական կետում որոշվում է միարժեքորեն ՝որոշակի է և մոդուլով և ուղղությամբ։ Այսինքն դաշտի յուրաքանչյուր կետով կարող է անցնել միայն մեկ ուժագիծ։ Այստեղից հետեվություն , որ ուժագծերը չեն հատվում։

Ուժագծերի խտություն

Տարածության այն տիրույթներում ,որտեղ ուժագծերն ավելի խիտ են պատկերված ,դաշտի ${\displaystyle {\vec {E}}}$ լարվածության վեկտորի մոդուլն ավելի մեծ է և այն համեմատական է ուժագծերի խտությանը ,այսինքն E-ն ուղղահայաց է մակերևույթի միավոր մակերեսով տեղամասը հատող ուժագծերի թվին։ Կետային աղբյուրի մերձակայքում էլեկտրական դաշտի լարվածության արժեքներն ավելի մեծ են ,իսկ ուժագծերը ավելի խիտ ,քան աղբյուրից հեռու կետերում։ Սակայան "q" Կետային լիցքը ընդգրկող այդ մակերևույթը հատող ուժագծերի "N" թիվը մնում է նույնը։

Ուշագծերի "n" խտությունը ,որը հավասար է գնդային մակերևույթի միավոր մակերեսով տեղամասը հատող ուժագծերի թվին ՝ n=N/S (n=N/4πr²) ,կետային լիցքից հեռանալիս նվազում է r²- ուն հակադարձ համեմատականորեն։

Կետային լիցքից հեռանալիս ճիշտ նույն կերպ նվազում է էլեկտրական դաշտի լարվածության մոդուլը :Ուստի ՝ E~n

Տես նաև

• Էլեկտրական դաշտի լարվածություն
• Մագնիսական դաշտ

Ծանոթագրություններ

1. Electric and magnetic fields - The Feynman Lectures on Physics

Վիքիպահեստն ունի նյութեր, որոնք վերաբերում են «Էլեկտրական դաշտ» հոդվածին։

Այս հոդվածի կամ նրա բաժնի որոշակի հատվածի սկզբնական կամ ներկայիս տարբերակը վերցված է Քրիեյթիվ Քոմմոնս Նշում–Համանման տարածում 3.0 (Creative Commons BY-SA 3.0) ազատ թույլատրագրով թողարկված Հայկական սովետական հանրագիտարանից  (հ․ 4, էջ 14)։