Электризация тел

Электризация – явление накопления телом электрического заряда. В электризации всегда участвуют не менее двух тел. Для протекания явления между телами необходим тесный контакт. Иногда такой контакт достигается за счёт трения между телами, что приводит к ошибочному мнению о необходимости трения или совершения работы по электризации тел. Явление электризации объясняется через движение свободных зарядов (электронов).

Существует несколько способов электризации.

1. Электризация трением. При этом используются два ранее незаряженные тела, изготовленные из разных веществ. В процессе электризации заряд накапливают оба тела, одно – положительный, другое – отрицательный и равный по модулю заряду первого тела (закон сохранения заряда). С точки зрения молекулярно-кинетической теории, при электризации трением вещество с более сильным взаимодействием захватывает электроны у второго вещества и накапливает отрицательный заряд.

2. Электризация соприкосновением. При этом могут участвовать несколько тел, вещества которых способны проводить электрические заряды. До соприкосновения одно или несколько тел обладали электрическими зарядами. После соприкосновения заряды перераспределяются пропорционально электроёмкости тел.

3. Электризация электростатической индукцией (смотрите раздел «Проводники в электрическом поле»).

Взаимодействие зарядов. Два вида заряда

Электрический заряд – основная скалярная физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитных взаимодействий. Говорят, что тело обладает электрическим зарядом, если при его взаимодействии с другими телами обнаруживаются силы электрической или магнитной природы. Единица электрического заряда вводится через единицу силы тока.

[q ] = Кл = А∙с.

1 Кл – это заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за 1 с.

Рассмотрим свойства электрического заряда, полученные экспериментально.

1. Существуют два вида электрических зарядов. Положительным называют заряд стеклянной палочки, полученный ею при электризации трением о шёлк. Положительный заряд – это недостаток у тела электронов. Отрицательным называют заряд эбонитовой палочки, полученный ею при электризации трением о шерсть (мех). Отрицательный заряд – это избыток у тела электронов.

2. Одноимённые заряды отталкиваются, разноимённые притягиваются. Силы взаимодействия точечных зарядов направлены вдоль прямой, их соединяющей. Величина взаимодействия описана в законе Кулона.

3. Существует предел делимости электрического заряда. Элементарным называют минимальный (неделимый) электрический заряд тела. Элементарная частица, обладающая положительным элементарным зарядом, – протон, отрицательным – электрон. Значение элементарного заряда является фундаментальной физической постоянной: e = 1,6∙10 –19 Кл.

Электрический заряд дискретен: |q | = Ne .

Электрический заряд обладает свойством сохранения.

Для обнаружения зарядов используется электроскоп .

Закон сохранения электрического заряда

Одним из основных свойств электрического заряда является его способность к сохранению. Закон сохранения электрического заряда: в электрически изолированной системе алгебраическая сумма электрических зарядов всех тел, входящих в эту систему, остается постоянной.

Электрически изолированная система – система, через границу которой нет переноса заряда ни в одном направлении.

Закон Кулона

Закон взаимодействия электрических зарядов был установлен экспериментально французским физиком Ш. Кулоном во второй половине XVIII века. Закон формулируется следующим образом: модуль силы взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов прямо пропорционален произведению модулей этих зарядов и обратно пропорционален квадрату расстояния между ними.

Для вакуума и воздуха закон Кулона записывают так:

где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. В СИ

где – электрическая постоянная .

Для бесконечной однородной и изотропной диэлектрической среды закон Кулона имеет вид:

где ε – диэлектрическая проницаемость среды, в которой находятся заряды.

Закон Кулона справедлив для точечных зарядов – заряженных тел, размеры которых много меньше других размеров рассматриваемой системы. Если заряженное тело в условиях данной задачи нельзя считать точечным зарядом, то его рассматривают как совокупность точечных зарядов. Сила, с которой такое тело будет действовать на другое тело, определяется согласно принципу суперпозиции сил.

Действие электрического поля на электрические заряды

Для описания взаимодействия электрических зарядов в начале XIX века английский физик М. Фарадей предложил использовать понятие электрического поля.

Электрическое поле – материальная среда, являющаяся посредником действия одного заряда на другой и передающая это действие с конечной скоростью.

Идея Фарадея: любой электрический заряд создаёт во всём окружающем его пространстве материальный объект – электрическое поле , которое действует на другие электрические заряды с некоторой силой, называемой электрической силой , и убывает по мере удаления от заряда, его создающего.

Заряд наделяет окружающее пространство особыми физическими свойствами, главное из которых – действие с электрической силой на любой заряд, помещённый в это пространство.

Поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами, не изменяется со временем и называется электростатическим .

Электрические поля принято представлять графически с помощью силовых линий – линий, касательные к которым в любой точке совпадают с направлением вектора напряжённости в этой точке. Графическое преставление электрических полей даётся с соблюдением следующих правил:

1) силовые линии электрического поля начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных;

2) силовые линии не пересекаются;

3) плотность линий пропорциональна модулю вектора напряжённости в данном месте поля.

На рисунках приведено несколько примеров графического изображения полей.

Электростатическое поле является стационарным (постоянным), если его напряженность не изменяется с течением времени. Стационарные электростатические поля создаются неподвижными электрическими зарядами.

Электростатическое поле однородно, если вектор его напряженности одинаков во всех точках поля, если вектор напряженности в различных точках различается, поле неоднородно. Однородными электростатическими полями являются, например, электростатические поля равномерно заряженной конечной плоскости и плоского конденсатора вдали от краев его обкладок.

Одно из фундаментальных свойств электростатического поля заключается в том, что работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от траектории движения, а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда. Следовательно, работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю. Силовые поля, обладающие этим свойством, называют потенциальными или консервативными. То есть электростатическое поле - это потенциальное поле, энергетической характеристикой которого является электростатический потенциал , связанным с вектором напряженности Е соотношением:

Е = -gradj .

Для графического изображения электростатического поля используют силовые линии (линии напряженности) - воображаемые линии, касательные к которым совпадают с направлением вектора напряженности в каждой точке поля.

Для электростатических полей соблюдается принцип суперпозиции . Каждый электрический заряд создает в пространстве электрическое поле независимо от наличия других электрических зарядов. Напряженность результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженности полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности.

Всякий заряд в окружающем его пространстве создает электростатическое поле. Чтобы обнаружить поле в какой-либо точке, надо поместить в точку наблюдения точечный пробный заряд - заряд, который не искажает исследуемое поле (не вызывает перераспределения зарядов, создающих поле).

Поле, создаваемое уединенным точечным зарядом q , является сферически симметричным. Модуль напряженности уединенного точечного заряда в вакууме с помощью закона Кулона можно представить в виде:

Е = q/4pe о r 2 .

Где e о - электрическая постоянная, = 8,85 . 10 -12 Ф/м.

Закон Кулона, установленный при помощи созданных им крутильных весов (см. Кулона весы), - один из основных законов, описывающих электростатическое поле. Он устанавливает зависимость между силой взаимодействия зарядов и расстоянием между ними: сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Эту силу называют кулоновской, а поле - кулоновским. В кулоновском поле направление вектора зависит от знака заряда Q: если Q > 0, то вектор направлен по радиусу от заряда, если Q ? раз (? - диэлектрическая проницаемость среды) меньше, чем в вакууме.

Экспериментально установленные закон Кулона и принцип суперпозиции позволяют полностью описать электростатическое поле заданной системы зарядов в вакууме. Однако, свойства электростатического поля можно выразить в другой, более общей форме, не прибегая к представлению о кулоновском поле точечного заряда. Электрическое поле можно характеризовать значением потока вектора напряженности электрического поля, который можно рассчитать в соответствии с теоремой Гаусса . Теорема Гаусса устанавливает связь между потоком напряженности электрического поля через замкнутую поверхность и зарядом внутри этой поверхности. Поток напряженности зависит от распределения поля по поверхности той или иной площади и пропорционален электрическому заряду внутри этой поверхности.

Если изолированный проводник поместить в электрическое поле, то на свободные заряды q в проводнике будет действовать сила. В результате в проводнике возникает кратковременное перемещение свободных зарядов. Этот процесс закончится тогда, когда собственное электрическое поле зарядов, возникших на поверхности проводника, компенсирует полностью внешнее поле, т. е. установится равновесное распределение зарядов, при котором электростатическое поле внутри проводника обращается в ноль: во всех точках внутри проводника Е = 0, то есть поле отсутствует. Силовые линии электростатического поля вне проводника в непосредственной близости к его поверхности перпендикулярны поверхности. Если бы это было не так, то имелась бы составляющая напряженности поля, вдоль поверхности провод­ника и по поверхности протекал бы ток. Заряды располагаются только на поверхности проводника, при этом все точки поверхности проводника имеют одно и то же значение потенциала. Поверхность проводника является эквипотенциальной поверхностью . Если в проводнике есть полость, то электрическое поле в ней также равно нулю; на этом основана электростатическая защита электрических приборов.

Если в электростатическое поле поместить диэлектрик, то в нем происходит процесс поляризации - процесс ориентации диполей или появление под воздействием электрического поля ориентированных по полю диполей. В однородном диэлектрике электростатическое поле вследствие поляризации (см. Поляризация диэлектриков ) убывает в? раз.

В СИ коэффициент пропорциональности в законе Кулона равен

k = 9·10 9 Н·м 2 /Кл 2 .

Согласно закону Кулона два точечных заряда по 1 Кл, расположен­ных в вакууме на расстоянии 1 м друг от друга, взаимодействуют с силой F = 9·10 9 H, примерно равной весу египетских пирамид. Из этой оценки ясно, что кулон - очень большая единица заряда. На практике, поэтому обычно используют дольные единицы кулона.

Рассмотренный ранее закон Кулонаустанавливает количественные и качественные особенности взаимодействия точечных электрических зарядов в вакууме. Однако этот закон не дает ответа на весьма важный вопрос о механизме взаимодействия зарядов, т.е. посредством чего передается действие одного заряда на другой. Поиск ответа на этот вопрос привел английского физикаМ. Фарадея к гипотезе о существовании электрического поля, справедливость которой была полностью подтверждена последующими исследованиями. Согласно идее Фарадея электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот.

Все сказанное позволяет дать следующее определение:

электрическое поле – это особый вид материи, посредством которого осуществляется взаимодействие электрических зарядов.

Свойства электрического поля

Электрическое поле материально , т.е. существует независимо от наших знаний о нем.

Порождается электрическим зарядом : вокруг любого заряженного тела существует электрическое поле.

Поле, созданное неподвижными электрическими зарядами, называется электростатическим .

Электрическое поле может быть создано и переменным магнитным полем. Такое электрическое поле называется вихревым .

Электрическое поле распространяется в пространстве с конечной скоростью , равной скорости света в вакууме.

Действие электрического поля на электрические заряды

Электрическое поле можно рассматривать как математическую модель , описывающую значение величины напряженности электрического поля в данной точке пространства.

Электрическое поле является одной из составляющих единого электромагнитного поля и проявлением электромагнитного взаимодействия

Надо ввести количественную характеристику поля . После этого электрические поля можно будет сравнивать друг с другом и продолжать изучать их свойства.

Для изучения электрического поля будем использовать пробный заряд : под пробным зарядом будем понимать положительный точечный заряд, не изменяющий изучаемое электрическое поле .

Пусть электрическое поле создается точечным зарядом q 0 . Если в это поле внести пробный заряд q 1 , то на него будет действовать сила .

Обратите внимание , что в данной теме мы используем два заряда: источник электрического поля q 0 и пробный заряд q 1 . Электрическое поле действует только на пробный заряд q 1 и не может действовать на свой источник, т.е. на заряд q 0 .

Согласно закону Кулона эта сила пропорциональна заряду q 1:

.

Поэтому отношение силы, действующей на помещаемый в данную точку поля заряд q 1 , к этому заряду в любой точке поля:

не зависит от помещенного заряда q 1 и может рассматриваться как характеристика поля. Эту силовую характеристику поля называют напряженностью электрического поля .

Подобно силе, напряженность поля – векторная величина, ее обозначают буквой .

Напряженность поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду.

3.01. Какая физическая величина определяется отношением силы, с которой действует электрическое поле на электрический заряд, к значению этого заряда?

Г.) электроемкость.

3.02. Как называется отношение работы, совершаемой электрическим полем при перемещении положительного заряда, к значению заряда?
А.) потенциальная энергия электрического поля;

Б.) напряженность электрического поля;
В.) электрическое напряжение;

Г.) электроемкость.

3.03. Какое направление принято за направление вектора напряженности электрического поля?
А.) направление вектора силы, действующей на положительный точечный заряд;
Б.) направление вектора силы, действующей на отрицательный точечный заряд;
В.) направление вектора скорости положительного точечного заряда;
Г.) направление вектора скорости отрицательного точечного заряда.

3.04. Какая из приведенных ниже математических записей определяет энергию заряженного конденсатора?

А.) ; Б.)

; В.)

; Г.)

.

3.05. Избыток или недостаток электронов содержит положительно заряженное тело?

А.) избыток электронов; Б.) недостаток электронов;

В.) избыток протонов; Г.) недостаток протонов.

3.06. Какой вид в СИ имеет формула закона Кулона для вакуума?
А.)

; Б.)

; В.)

; Г.)

.

3.07. Какое направление имеет вектор в точке А поля, если поле создано положительным зарядом q (см. рис. 12)?

А.) вправо;
Б.) влево;
В.) вверх;
Г.) вниз.

3.08. Могут ли силовые линии пересекаться?

А.) могут; Б.) не могут; В.) это зависит от конфигурации поля.

3.09. Незаряженное металлическое тело (рис. 13) внесено в электрическое поле положительного заряда, а затем разделено на части 1 и 2. Какими электрическими зарядами обладают обе части тела?

А.) 1 - заряжено отрицательно, 2 - положительно;
Б.) 1 - заряжено положительно, 2 - отрицательно;
В.) 1 и 2 - заряжены положительно;
Г.) 1 и 2 - заряжены отрицательно.

3.10. Зависит ли электроемкость конденсатора от заряда на его обкладках?
А.) да, прямо пропорционально;

Б.) да, обратно пропорционально;

В.) не зависит.

3.11. Как изменится по модулю напряженность электрического поля точечного заряда при уменьшении расстояния от заряда до исследуемой точки в 2 раза и увеличении заряда в 2 раза?

В.) увеличится в 8 раз; Г.) уменьшится в 8 раз; Д.) не изменится.

3.12. Сравните значения работы поля, созданного зарядом +q, при перемещении заряда из точки А в точку В и в точку С (рис. 14).

А.) А АВ >А АС;
Б.) А АВ В.) А АВ =А АС;
Г.) А АВ =А АС =0.

3.13. Во сколько раз изменится электроемкость плоского конденсатора, если в пространство между обкладками конденсатора, не изменяя расстояния, вставить стекло с

=7 вместо парафина = 2?

А.) увеличится в 3,5 раза; Б.) уменьшится в 3,5 раза; В.) не изменится.

3.14. На конденсаторе увеличили заряд в 2 раза. Во сколько раз изменилась энергия конденсатора?

А.) увеличится в 2 раза; Б.) уменьшится в 2 раза;

В.) увеличится в 4 раза; Г.) уменьшится в 4 раза; Д.) не изменится.

3.15. При сообщении конденсатору заряда 5 мкКл энергия конденсатора оказалась равной 0,01 Дж. Определите напряжение на обкладках конденсатора.
А.) 2 кВ; Б.) 0,1 ∙ 10 -8 В; В.) 4 кВ; Г.) 0,2 мкВ.

3.16. Какую работу совершают силы электростатического поля при перемещении заряда 2 нКл из точки с потенциалом 20 В в точку с потенциалом 10 В?
А.) 20 Дж; Б.) 40 Дж; В.) 2 ∙ 10 -8 Дж; Г.) 2 ∙ 10 -10 Дж.

3.17. Два точечных электрических заряда на расстоянии R взаимодействуют с силой 20 Н в вакууме. Как изменится сила взаимодействия этих зарядов на том же расстоянии R в
среде с диэлектрической проницаемостью ε = 2?
А.) 40 Н; Б.) 10 Н; В.) 5 Н; Г.) не изменится.

3.18. Электрическое поле создано зарядом q. В точке А, находящейся на расстоянии 0,1 м от заряда, напряженность поля 1800 В/м. Определить величину заряда.
А.) 0,5 нКл; Б.) 2 ∙ 10 9 Кл; В.) 18 Кл; Г.) 2 нКл.

3.19. Два одноименных заряженных тела в вакууме взаимодействуют с силой в 1 Н. Чему будет равна сила их взаимодействия, если расстояние между ними увеличить в 4 раза?

А.) 0,5 Н; Б.) 0,25 Н; В.) 2 Н; Г.) 4 Н.

3.20. Точечный заряд, помещенный в жидкую среду, создает потенциал 15 В в точке, отстоящей от заряда на расстоянии 0,4 м. Заряд равен 5 нКл. Чему равна диэлектрическая проницаемость среды?
А.) 1,8; Б) 18; В.) 75; Г.) 7,5; Д.) 1,3.

3.21. Электрическое поле создано зарядами +q 1 и -q 2 , причем первый заряд по модулю больше второго. Найти направление равнодействующей силы, действующей на заряд +q 3 , помещённый в точке С между зарядами +q 1 и -q 2 (см. рис. 15).

А.) вправо;
Б.) влево;
В.) вверх;
Г.) вниз.

3.22. Между горизонтальными пластинами воздушного конденсатора подано напряжение 100 В. Заряженная пылинка массой 10 мг висит неподвижно между пластинами конденсатора. Чему равен заряд пылинки, если расстояние между пластинами равно 50 мм?
А.) 50 мкКл; Б.) 50 нКл; В.) 50 мКл; Г.) 0,02 нКл.

3.23. Какую кинетическую энергию приобретёт заряженная частица, пройдя в электрическом поле разность потенциалов 100 В. Заряд частицы 2 мкКл. Начальная скорость равна нулю.

А.) 10 -4 Дж; Б.) 200 Дж; В.) 2 ∙ 10 -4 Дж.

3.24. Чему равен модуль равнодействующей силы, действующей на заряд q, помещенный в центре квадрата, если в вершинах квадрата расположены заряды, показанные на рис. 16?

А.)

; Б.)

;

В.) 0; Г.)

.

3.25. Маленький шарик массой m и зарядом q 1 подвешен на шелковой нитке в воздухе. Если под шариком на расстоянии R от него поместить некоторый заряд q 2 , сила натяжения нити уменьшилась в 2 раза. Определить величину заряда q 2 .
А.)

; Б.)

; В.)

; Г.)

.

3.26. Точечный заряд 1 ∙ 10 -7 Кл помещён в вакууме, а точечный заряд 3 ∙ 10 -7 Кл - в некоторой жидкости. Напряженности поля в точках, равноотстоящих от зарядов, одинаковы. Определите диэлектрическую проницаемость жидкости.
А.) 9; Б.) 1/9; В.) 3; Г.) 1/3.

3.27. Шарик массой 1 г и зарядом 9,8 ∙ 10 -8 Кл подвешен в воздухе на тонкой шелковой нити. Нить составляет 45 0 с вертикалью, если на расстоянии 3 см от первого шарика поместить второй шарик с зарядом противоположного знака. Определить его заряд.
А.) 9 ∙ 10 -17 Кл; Б.) 9 ∙ 10 -15 Кл; В.) 9 ∙ 10 -12 Кл; Г.) 10 -8 Кл.

3.28. Поле создано зарядом 10 -8 Кл. Какую работу совершают силы при перемещении протона из точки, находящейся на расстоянии 16 см от заряда до расстояния 20 см от него?
А.) 2 ∙ 10 -18 Дж; Б.) 18 ∙ 10 -18 Дж; В.) 2 ∙ 10 -16 Дж; Г.) 2 ∙ 10 -27 Дж.

3.29. Разность потенциалов между пластинами 100 В. Одна из пластин заземлена (см. рис. 17). Определите потенциал точек А, В, С, D, Е, К.

3.30. Плоский воздушный конденсатор емкостью 20 пФ заряжен до разности потенциалов 100 В и отключён от источника. Какую работу надо совершить, чтобы вдвое увеличить расстояние между обкладками конденсатора?
А.) 2 ∙ 10 -7 Дж; Б.) 0,5 ∙ 10 -7 Дж; В.) 10 -7 Дж.

Ключи правильных ответов

Действие на расстоянии (дальнодействие)

Концепция взаимодействия электрических зарядов рассматривается в , где объясняется как именно взаимодействуют заряды. Одного знака заряды отталкиваются, а разных знаков - притягиваются. Закон Кулона справедлив для двух точечных зарядов, когда не существует вблизи других зарядов или же их величина ничтожно мала, то есть существуют как бы только два действующих точечных заряда. Если же заряды находятся в движении, не являются точечными, или эти заряды действуют в электрическом поле других зарядов, тогда невозможно применить формулу Закона Кулона.

Электрическая сила взаимодействия зарядов описывается как бесконтактное действие, а иначе говоря имеет место дальнодействие, то есть действие на расстоянии. Для того, чтобы описать такое дальнодействие удобно ввести понятие электрического поля и с его помощью объяснить действие на расстоянии.

Концепция электрического поля выражается математическим языком в математических выражениях и терминах.

Электрические силы являются бесконтактными

Понятие силы - это концепция (представление) силы в физике, как она определяется в трех Законах Ньютона. Существуют две категории сил: контактные силы и бесконтактные. Гравитационная и электрическая силы относятся к бесконтактным и о них говорят как о дальнодействующих силах.

Гравитационные силы - это силы дальнодействующие, они действуют между двумя объектами, даже если они находятся на некотором расстоянии друг от друга. Автомобиль свободно скатывающийся с горки является примером сил дальнодействия, когда Земля притягивает другое физическое тело - автомобиль. Если запустить снаряд из артиллерийского орудия, то он будет двигаться по параболической траектории. Во время полета снаряда он никак не контактирует с Землей и даже с ее поверхностью, что говорит об отсутствии между ними контакта. Земля и летящий снаряд бесконтактное действие сил гравитации. Аналогично такому дальнодействию взаимодействуют и электрические заряды. Такое взаимодействие удобно описывать используя математическое представление поля (электрического, гравитационного).

Концепция электрического поля

Представьте реальное поле площадью, например, в один гектар. Пусть это будет засеяно пшеницей. Допустим, вы захотели исследовать в каком месте пространства этого поля находится каждое зернышко пшеницы и какую оно имеет массу. Для этого вам надо будет взять лист бумаги и в масштабе изобразить площадь этого поля, предварительно нанести координатные оси X и Y. Таким образом у вас получится координатная сетка наподобие таблицы, где каждая ячейка имеет свой адрес в виде значения X и Y. Предположим, что вам удалось отыскать каждое зернышко в этом поле и взвесить его, а результат записать в соответствующую этому месту ячейку. В результате полного исследования реального пшеничного поля вы получите на листе бумаги его абстрактное математическое представление в виде значений массы каждого зернышка. Точно также вы можете в каждом месте реального поля исследовать температуру, влажность и другие физические параметры, а результаты также внести в лист-таблицу. Это и есть математическое абстрактное представление поля.

Существуют различные физические величины и характеристики, которые можно разделить на два типа. Это скалярные, то есть не имеющие направления величины, такие как температура, влажность, масса, плотность и т.п., и векторные физические величины, которые в отличии от скалярных характеризуются не только размером (числом), но и направлением. Такая физическая величина как - сила, является векторной величиной, то есть она имеет не только размер (так же как и скалярные), но и направление. Как же учитывать направление? В чем его измерять? Температура, влажность и давление имеют шкалу в виде линии (одна координатная ось). Это способ измерения скалярных величин. Для векторных величин на плоскости необходимо две координатные оси, а в пространстве требуется три координатные оси. Для определения и измерения направления векторных величин используют значение угла поворота вектора относительно начала координат. Для записи вектора удобнее всего использовать полярные координаты, но вполне можно обойтись и привычными декартовыми координатами.

В приведенном выше примере с пшеничным полем, когда проводилось измерение массы зернышек была создана математическая запись скалярной величины - массы. Такую запись можно назвать скалярным математическим полем. Для того, чтобы описать подобным образом электрические силы, действующие в пространстве на дальнем расстоянии, то есть бесконтактно, нужно использовать векторную математическую запись. Эта векторная запись как раз и будет представлять собой то, что называется электрическим полем. Векторное поля отличается от скалярного большей сложностью и более глубоким пониманием, так как необходимо учитывать направления действия физических сил в добавление к их величине (скаляр).

Важно помнить, что запись на листке бумаги, представление поля в виде есть всего лишь запись, и в реальности никаких таких силовых линий в пространстве не существует. За каждой записью, изображением поля, находится оригинал, то есть реальное действие сил в пространстве, либо в потенциале, либо в фактическом действии. Можно сказать, что запись электрического поля в виде чисел и линий, цветов и т.п. - это всего лишь фотография исследуемого пространства, где источниками действующих сил являются электрические заряды. Такую «фотографию» никак нельзя назвать особым видом материи, но можно утверждать, что всё пространство наполнено полями источниками которых являются дальнодействующие силы. Источник силы первичен, а математическая запись векторного или скалярного поля вторична. Источник силы реален, а запись всего лишь «фотография», изображение оригинала.

Изображение электрического поля

Для того, чтобы записать, представить в виде информации действие сил электрических зарядов используют математическое векторное поле, которое в пространстве изображается в виде силовых линий двух типов. Один вид линий является эквипотенциальными, то есть образованные равными значениями потенциала (напряженности), а другой вид линий называется силовыми. Эти силовые линии пересекают эквипотенциальные и являются шкалами значения сил в точках пространства. Для построения картины электрического поля используется вычисление значения напряженности электрического поля. Значение напряженности является базовым, для того, чтобы описать взаимодействие зарядов через представление электрического поля.