Общие сведения. Электрическое поле – форма существования материи вблизи электрических зарядов

Электрическое поле – форма существования материи вблизи электрических зарядов. Более конкретно – это пространство, в котором проявляется действие электрических сил на заряженные частицы.

Основная характеристика электрического поля – напряженность (Е). Напряженность поля в точке – это величина, равная отношению силы, с которой поле действует на положительный заряд, помещенный в данную точку, к величине этого заряда, т.е. E = F/Q [H/Кл; В/м].

Электрическое поле, как и магнитное, может быть однородным (рис.1.1а) и неоднородным (рис.1.1б). Неоднородность поля характеризуется градиентом: gradЕ=dE/dx. Для однородных электрических полей gradЕ = 0.

Среда, в которой взаимодействуют электрические заряды, характеризуется диэлектрической проницаемостью (ε _с), которая показывает, во сколько раз сила взаимодействия зарядов в данной среде меньше, чем в вакууме.

Диэлектрическая проницаемость веще ства (ε _в) характеризует поляризуемость диэлектрика.

Вспомним и о понятии абсолютной диэлектрической проницаемости–(ε _а), которая оценивается: ε _{а =} ε ε _о, где ε _о – электрическая постоянная_, ε _о = 8.85· 10^-12 Ф/м.

Одна из основных электрических характеристик веществ - электропроводность (единица измерения - Сименс), либо удельная электропроводность (единица измерения –См/м). Последний показатель – величина, обратная удельному сопротивлению.

По электропроводности все минералы классифицируются на 3 группы:

1. Проводники (П) – удельная электропроводность 10 – 10⁴ См/м.

2. Полупроводники (ПП) – удельная электропроводность 10^-1 – 10^-8 См/м.

3. Непроводники (НП) – удельная электропроводность < 10^-8 См/м.

Величина электропроводности слагается из объемной и поверхностной составляющей. Последняя зависит от состояния поверхности. Путем нанесения на поверхность реагентов в виде аэрозолей можно целенаправленно изменять проводимость минералов в нужном направлении.

К минералам проводниковой группы относятся магнетит, титаномагнетит, ильменит, рутил, пирит, галенит, графит и другие минералы.

К полупроводникам относятся доломит, гематит, псиломелан, халькопирит, молибденит, вольфрамит, сфалерит и пр.

К непроводникам относятся кварц, циркон, турмалин, асбест, боксит, пирохлор и другие минералы.

В электрическом поле минералы проводниковой и непроводниковой группы ведут себя различно.

На поверхности проводника, помещенного в электрическое поле, появляются электрические заряды, причем на одном конце концентрируется избыток электронов (вблизи положительного электрода), на другом – наблюдается их недостаток, т.е. появляется положительный заряд. Это явление связано с переходом электронов от атома к атому на верхних орбитах их движения. При удалении проводника из поля восстанавливается первоначальное состояние.

При контакте проводника с заряженным телом (электродом) происходит обмен зарядов, проводник приобретает одноименный заряд и испытывает силы отталкивания от электрода.

Помещение в электрическое поле непроводника (диэлектрика) сопровождается смещением в нем зарядов (переориентацией электрических диполей в соответствии с направлением напряженности электрического поля). На концах диэлектрика также появляются заряды, но при контакте с электродом переход зарядов невозможен, кулоновские силы притягивают непроводник к электроду.