Էլեկտրական դաշտի լարվածություն

Էլեկտրական դաշտի լարվածություն, նշանակումը՝ $\overrightarrow{E}$, վեկտորական ֆիզիկական մեծություն, էլեկտրական դաշտի հիմնական քանակական բնութագիրը։ Որոշվում է $q$ փորձնական էլեկտրական լիցքի վրա դաշտի ազդեցության $F$ ուժի և այդ լիցքի մեծության հարաբերությամբ՝

$\overrightarrow{E}=\frac{\overrightarrow{F}}{q}$։

Սահմանումից պարզ է՝ ինչու է էլեկտրական դաշտի լարվածությունը երբեմն կոչվում էլեկտրական դաշտի ուժային բնութագիր։ Իրոք, դրա և լիցքավորված մասնիկի վրա ազդող ուժի վեկտորի միջև միակ տարբերությունը $1/q$ բազմապատկիչն է։

Լարվածության չափման ժամանակ $q$ լիցքը պետք է այնքան փոքր լինի, որ էապես չփոփոխի դաշտը ստեղծող լիցքերի բաշխումը։ Ընդհանուր դեպքում $\overrightarrow{E}$ լարվածությունը կախված է ժամանակից և տարածական կոորդինատներից, չնայած երբեմն կարող է նույնը լինել ամբողջ տարածության մեջ (կամ տարածության որևէ տիրույթում)։ Այս դեպքում ասում ենք, որ գործ ունենք համասեռ էլեկտրական դաշտի հետ։

Այսպիսով $\overrightarrow{E}$-ն վեկտորական դաշտ է, ինչը մաթեմատիկորեն տրվում է

$\overrightarrow{E}=\overrightarrow{E}(x,y,z,t)$ արտահայտությամբ։ Այստեղ $x,y,z$-ը տարածական կոորդինատներն են, $t$-ն՝ ժամանակը։

Չափման միավորները

ՄՄ համակարգում էլեկտրական դաշտի լարվածության չափման միավորը վոլտ/մետրն (Վ/մ) է կամ նյուտոն/կուլոնը (Ն/Կլ)։

Մաքսվելի հավասարումները

Դասական էլեկտրադինամիկայի համար տեսական հիմք են հանդիսանում Մաքսվելի հավասարումները, որոնց ստանդարտ ներկայացման չորս հավասարումներից երեքում ներկա է էլեկտրական դաշտի լարվածությունը՝

$\mathrm{d}\mathrm{i}\mathrm{v}\overrightarrow{E}=\frac{\rho }{{\epsilon }_0}\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{t}\overrightarrow{E}=-\frac{\partial \overrightarrow{B}}{\partial t}$

$\mathrm{d}\mathrm{i}\mathrm{v}\overrightarrow{B}=0\mathrm{r}\mathrm{o}\mathrm{t}\overrightarrow{B}={\mu }_0\overrightarrow{j}+\frac{1}{c^2}\frac{\partial \overrightarrow{E}}{\partial t}$

Այստեղ $\overrightarrow{B}$-ն մագնիսական դաշտի ինդուկցիան է, $\rho$-ն՝ լիցքի խտությունը, $\overrightarrow{j}$-ն՝ հոսանքի խտությունը, ${\epsilon }_0$-ն՝ էլեկտրական հաստատունը, ${\mu }_0$-ն՝ մագնիսական հաստատունը, $c$-ն՝ լույսի արագությունը։ Հավասարումները գրված են Միավորների միջազգային համակարգի միավորներով։

Կապը էլեկտրամագնիսական պոտենցիալների հետ

Էլեկտրական դաշտի լարվածությունը կարելի է արտահայտել էլեկտրամագնիսական դաշտի $\phi$ սկալյար և A վեկտորական պոտենցիալներով.

$\overrightarrow{E}=-\mathrm{\nabla }\phi -\frac{\partial \overrightarrow{A}}{\partial t}$։

Մասնավոր դեպքում, ժամանակի ընթացքում չփոփոխվող (ստացիոնար) դաշտերի համար այս հավասարումից բխում է

$\overrightarrow{E}=-\mathrm{\nabla }\phi$

արտահայտությունը, ինչը ցույց է տալիս կապը էլեկտրաստատիկ դաշտի և էլեկտրաստատիկ պոտենցիալի միջև։

Վերադրման սկզբունքը

Էլեկտրական դաշտի լարվածությունը բավարարում է վերադրման սկզբունքին (վակուումում), ըստ որի՝ մի քանի լիցքերի ստեղծած դաշտի լարվածությունը հավասար է բաղադրիչ դաշտերի լարվածությունների վեկտորական գումարին՝

$\overrightarrow{E}={\overrightarrow{E}}_1+{\overrightarrow{E}}_2+{\overrightarrow{E}}_3+\dots$։