Рассмотрим метод определения модуля и направления вектора напряженности Е в каждой точке электростатического поля, создаваемого системой неподвижных зарядов Q1, Q2,…,Qn.
Опыт показывает, что к кулоновским силам применим рассмотренный в механике принцип независимости действия сил (см. § 6), т. е. результирующая силаF, действующая со стороны поля на пробный заряд Q0, равна векторной сумме сил Fi, приложенных к нему со стороны каждого из зарядов Qi:
(80.1)
Согласно (79.1), и , где Е—напряженность результирующего поля, а Еi — напряженность поля, создаваемого зарядом Qi;. Подставляя последние выражения в (80.1), получаем
(80.2)
Формула (80.2) выражаетпринцип суперпозиции (наложения) электростатических полей, согласно которому напряженность Е результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.
Принцип суперпозиции позволяет рассчитать электростатические поля любой системы неподвижных зарядов, поскольку если заряды не точечные, то их можно всегда свести к совокупности точечных зарядов.
Принцип суперпозиции применим для расчета электростатического поля электрического диполя.Электрический диполь — система двух равных по модулю разно именных точечных зарядов (+Q,–Q), расстояние l между которыми значительно меньше расстояния до рассматриваемых точек поля. Вектор, направленный по оси диполя (прямой, проходящей через оба заряда) от отрицательного заряда к положительному и равный расстоянию между ними, называетсяплечом диполя 1. Вектор
(80.3)
совпадающий по направлению с плечом диполя и равный произведению заряда |Q| на плечо l, называетсяэлектрическим моментом диполя илидипольным моментом(рис. 122).
Согласно принципу суперпозиции (80.2), напряженность Е поля диполя в произвольной точке
где Е+ и Е- — напряженности полей, создаваемых соответственно положительным и отрицательным зарядами. Воспользовавшись этой формулой, рассчитаем напряженность поля в произвольной точке на продолжении оси диполя и на перпендикуляре к середине его оси.
1. Напряженность поля на продолжении оси диполя в точке А (рис. 123). Как видно из рисунка, напряженность поля диполя в точке А направлена по оси диполя и по модулю равна
Обозначив расстояние от точки А до середины оси диполя через г, на основании формулы (79.2) для вакуума можно записать
2. Напряженность поля на перпендикуляре, восставленном к оси и его середины,в точке В (рис. 123). Точка В равноудалена от зарядов, поэтому
(80.4)
где г’ — расстояние от точки В до середины плеча диполя. Из подобия равнобедренных треугольников, опирающихся на плечо диполя и вектор ЕВ, получим
. (80.5)
Подставив в выражение (80.5) значение (80.4), получим
Вектор ЕВ имеет направление, противоположное вектору электрического момента диполя (вектор в направлен от отрицательного заряда к положительному).
Источник:http://poznayka.org/s93251t1.html