Właściwości i właściwości pola elektrycznego są badane przez prawie wszystkich specjalistów technicznych. Ale kurs uniwersytecki jest często pisany złożonym i niezrozumiałym językiem. Dlatego w ramach artykułu charakterystyka pól elektrycznych zostanie opisana w przystępny sposób, tak aby każdy mógł je zrozumieć. Ponadto zwrócimy szczególną uwagę na powiązane ze sobą koncepcje (superpozycja) oraz możliwości rozwoju tego obszaru fizyki.
Informacje ogólne
Zgodnie ze współczesnymi koncepcjami ładunki elektryczne nie oddziałują ze sobą bezpośrednio. Wyłania się z tego interesująca funkcja. Tak więc każde naładowane ciało ma swoje własne pole elektryczne w otaczającej przestrzeni. Wpływa na inne byty. Charakterystyki pól elektrycznych są dla nas interesujące, ponieważ pokazują wpływ pola na ładunki elektryczne i siłę, z jaką jest przeprowadzane. Jaki wniosek można z tego wyciągnąć? Naładowane ciała nie mają wzajemnego bezpośredniego wpływu. W tym celu wykorzystywane są pola elektryczne. Jak można je zbadać? Aby to zrobić, możesz użyć ładunku testowego - małego punktowego strumienia cząstek, który nie jestbędzie miał znaczący wpływ na istniejącą strukturę. Jakie są więc właściwości pola elektrycznego? Są trzy z nich: napięcie, napięcie i potencjał. Każda z nich ma swoją własną charakterystykę i sfery wpływu na cząstki.
Pole elektryczne: co to jest?
Ale zanim przejdziesz do głównego tematu artykułu, musisz mieć pewną wiedzę. Jeśli tak, to tę część można bezpiecznie pominąć. Najpierw zastanówmy się nad przyczyną istnienia pola elektrycznego. Aby tak było, potrzebna jest opłata. Co więcej, właściwości przestrzeni, w której przebywa naładowane ciało, muszą różnić się od tych, w których ono nie istnieje. Jest tu taka funkcja: jeśli ładunek zostanie umieszczony w określonym układzie współrzędnych, zmiany nie nastąpią natychmiast, ale tylko z określoną prędkością. Będą jak fale rozchodzić się w przestrzeni. Towarzyszyć temu będzie pojawienie się sił mechanicznych działających na inne nośniki w tym układzie współrzędnych. I tutaj dochodzimy do najważniejszej rzeczy! Wyłaniające się siły nie są wynikiem bezpośredniego wpływu, ale interakcji poprzez środowisko, które zmieniło się jakościowo. Przestrzeń, w której zachodzą takie zmiany, nazywana jest polem elektrycznym.
Funkcje
Ładunek znajdujący się w polu elektrycznym porusza się w kierunku działającej na niego siły. Czy można osiągnąć stan spoczynku? Tak, to całkiem realne. Ale w tym celu siła pola elektrycznego musi być zrównoważona przez niektóreinny wpływ. Gdy tylko wystąpi brak równowagi, ładunek zaczyna się ponownie poruszać. Kierunek w tym przypadku będzie zależał od większej siły. Chociaż jeśli jest ich dużo, efekt końcowy będzie czymś zrównoważonym i uniwersalnym. Aby lepiej wyobrazić sobie, z czym musisz pracować, przedstawione są linie siły. Ich kierunki odpowiadają działającym siłom. Należy zauważyć, że linie sił mają zarówno początek, jak i koniec. Innymi słowy, nie zamykają się na sobie. Zaczynają się na ciałach naładowanych dodatnio, a kończą na ciałach ujemnych. To nie wszystko, bardziej szczegółowo o liniach sił, ich tle teoretycznym i praktycznym zastosowaniu, omówimy nieco dalej w tekście i rozważymy je razem z prawem Coulomba.
Natężenie pola elektrycznego
Ta cecha jest używana do ilościowego określenia pola elektrycznego. Trudno to zrozumieć. Ta cecha pola elektrycznego (siła) jest wielkością fizyczną równą stosunkowi siły działania na dodatni ładunek testowy, który znajduje się w określonym punkcie przestrzeni, do jego wartości. Jest tu jeden szczególny aspekt. Ta wielkość fizyczna jest wektorem. Jego kierunek pokrywa się z kierunkiem siły działającej na dodatni ładunek testowy. Należy również odpowiedzieć na jedno bardzo często zadawane pytanie i zauważyć, że charakterystyką natężenia pola elektrycznego jest właśnie natężenie. A co dzieje się z nieruchomymi i niezmiennymi podmiotami? Ich pole elektryczne jest uważane za elektrostatyczne. Podczas pracy z ładowaniem punktowym izainteresowanie badaniem napięć dostarczają linie sił i prawo Coulomba. Jakie funkcje tutaj istnieją?
Prawo Coulomba i linie sił
Charakterystyka siły pola elektrycznego w tym przypadku działa tylko dla ładunku punktowego, który znajduje się w pewnej odległości od niego. A jeśli weźmiemy tę wartość modulo, to będziemy mieli pole kulombowskie. W nim kierunek wektora zależy bezpośrednio od znaku ładunku. Tak więc, jeśli jest dodatnia, to pole „przesunie się” wzdłuż promienia. W odwrotnej sytuacji wektor zostanie skierowany bezpośrednio do samego ładunku. Aby wizualnie zrozumieć, co się dzieje i jak, możesz znaleźć i zapoznać się z rysunkami, które pokazują linie sił. Główne cechy pola elektrycznego w podręcznikach, choć dość trudne do wyjaśnienia, ale rysunki, należy im oddać, są wysokiej jakości. To prawda, należy zwrócić uwagę na taką cechę książek: podczas konstruowania rysunków linii sił ich gęstość jest proporcjonalna do modułu wektora napięcia. To jest mała wskazówka, która może być bardzo pomocna w kontroli wiedzy lub egzaminie.
Potencjał
Szarża zawsze się porusza, gdy nie ma równowagi sił. To mówi nam, że w tym przypadku pole elektryczne ma energię potencjalną. Innymi słowy, może wykonać pewną pracę. Spójrzmy na mały przykład. Pole elektryczne przeniosło ładunek z punktuA w B. W rezultacie następuje spadek energii potencjalnej pola. Dzieje się tak, ponieważ praca została wykonana. Ta charakterystyka mocy pola elektrycznego nie zmieni się, jeśli ruch został wykonany pod wpływem czynników zewnętrznych. W takim przypadku energia potencjalna nie zmniejszy się, ale wzrośnie. Co więcej, ta fizyczna charakterystyka pola elektrycznego będzie się zmieniać wprost proporcjonalnie do przyłożonej siły zewnętrznej, która przesunęła ładunek w polu elektrycznym. Należy zauważyć, że w tym przypadku cała wykonana praca zostanie poświęcona na zwiększenie energii potencjalnej. Aby zrozumieć temat, weźmy następujący przykład. Więc mamy ładunek dodatni. Znajduje się poza rozważanym polem elektrycznym. Dzięki temu wpływ jest tak mały, że można go zignorować. Powstaje siła zewnętrzna, która wprowadza ładunek do pola elektrycznego. Wykonuje pracę niezbędną do poruszania się. W tym przypadku siły pola zostają pokonane. W ten sposób powstaje potencjał czynnościowy, ale już w samym polu elektrycznym. Należy zauważyć, że może to być wskaźnik niejednorodny. Tak więc energia, która odnosi się do każdej określonej jednostki ładunku dodatniego, nazywana jest potencjałem pola w tym punkcie. Liczbowo równa się pracy, jaką wykonała zewnętrzna siła, aby przenieść podmiot w dane miejsce. Potencjał pola jest mierzony w woltach.
Napięcie
W każdym polu elektrycznym można zaobserwować, jak ładunki dodatnie „migrują” z punktów o wysokim potencjale do tych, które mają niskie wartości tego parametru. Negatywy podążają tą ścieżką w przeciwnym kierunku. Ale w obu przypadkach dzieje się tak tylko z powodu obecności energii potencjalnej. Z tego obliczane jest napięcie. Aby to zrobić, konieczne jest poznanie wartości, o jaką potencjalna energia pola zmniejszyła się. Napięcie jest liczbowo równe pracy wykonanej w celu przeniesienia ładunku dodatniego między dwoma określonymi punktami. Widać z tego ciekawą korespondencję. Zatem napięcie i różnica potencjałów w tym przypadku to ta sama jednostka fizyczna.
Nałożenie pól elektrycznych
Zatem rozważyliśmy główne cechy pola elektrycznego. Aby jednak lepiej zrozumieć temat, proponujemy dodatkowo rozważyć szereg parametrów, które mogą mieć znaczenie. Zaczniemy od superpozycji pól elektrycznych. Wcześniej rozważaliśmy sytuacje, w których był tylko jeden konkretny zarzut. Ale na polach jest ich dużo! Dlatego rozważając sytuację zbliżoną do rzeczywistości wyobraźmy sobie, że mamy kilka zarzutów. Okazuje się wtedy, że na badany podmiot będą działać siły, które przestrzegają zasady dodawania wektorów. Również zasada superpozycji mówi, że złożony ruch można podzielić na dwa lub więcej prostych. Niemożliwe jest opracowanie realistycznego modelu ruchu bez uwzględnienia superpozycji. Innymi słowy, na cząstkę, którą rozważamy w istniejących warunkach, wpływają różne ładunki, z których każdy ma swój własnypole elektryczne.
Użyj
Należy zauważyć, że obecnie możliwości pola elektrycznego nie są w pełni wykorzystywane. Nawet bardziej słusznie byłoby powiedzieć, że jego potencjał jest przez nas prawie nie wykorzystywany. Żyrandol Chizhevsky'ego można przytoczyć jako praktyczną realizację możliwości pola elektrycznego. Wcześniej, w połowie ubiegłego wieku, ludzkość zaczęła eksplorować kosmos. Ale naukowcy mieli wiele nierozwiązanych pytań. Jednym z nich jest powietrze i jego szkodliwe składniki. Radziecki naukowiec Chizhevsky, który jednocześnie interesował się charakterystyką energetyczną pola elektrycznego, podjął rozwiązanie tego problemu. I należy zauważyć, że osiągnął naprawdę dobry rozwój. Urządzenie to opierało się na technice tworzenia aerojonowych przepływów powietrza w wyniku niewielkich wyładowań. Ale w ramach artykułu interesuje nas nie tyle samo urządzenie, co zasada jego działania. Faktem jest, że do funkcjonowania żyrandola Chizhevsky nie użyto stacjonarnego źródła zasilania, ale pole elektryczne! Do koncentracji energii zastosowano specjalne kondensatory. Charakterystyka energetyczna pola elektrycznego otoczenia znacząco wpłynęła na sukces urządzenia. Oznacza to, że to urządzenie zostało opracowane specjalnie dla statków kosmicznych, które są dosłownie wypełnione elektroniką. Zasilany był wynikami działań innych urządzeń podłączonych do stałych źródeł zasilania. Należy zauważyć, że kierunek ten nie został porzucony, a możliwość pobierania energii z pola elektrycznego jest obecnie badana. Prawda,Należy zauważyć, że nie osiągnięto jeszcze znaczących postępów. Należy również zwrócić uwagę na stosunkowo niewielką skalę prowadzonych badań oraz fakt, że większość z nich jest prowadzona przez wynalazców ochotników.
Jakie są właściwości pól elektrycznych, na które mają wpływ?
Po co je studiować? Jak wspomniano wcześniej, właściwościami pola elektrycznego są siła, napięcie i potencjał. W życiu zwykłego zwykłego człowieka parametry te nie mogą pochwalić się znaczącym wpływem. Ale kiedy pojawiają się pytania, że należy zrobić coś dużego i złożonego, nieuwzględnianie ich jest luksusem. Faktem jest, że nadmierna liczba pól elektronicznych (lub ich nadmierna siła) prowadzi do zakłóceń w transmisji sygnałów przez sprzęt. Prowadzi to do zniekształcenia przesyłanych informacji. Należy zauważyć, że to nie jedyny tego typu problem. Oprócz białego szumu technologii, zbyt silne pola elektroniczne mogą również negatywnie wpływać na funkcjonowanie ludzkiego organizmu. Należy zauważyć, że niewielka jonizacja pomieszczenia jest nadal uważana za błogosławieństwo, ponieważ przyczynia się do osadzania kurzu na powierzchniach ludzkiego mieszkania. Ale jeśli spojrzysz na to, ile wszelkiego rodzaju urządzeń (lodówek, telewizorów, kotłów, telefonów, systemów zasilania itd.) znajduje się w naszych domach, możemy stwierdzić, że niestety nie jest to dobre dla naszego zdrowia. Należy zauważyć, że niskie właściwości pól elektrycznych prawie nie szkodzą nam, ponieważLudzkość od dawna jest przyzwyczajona do promieniowania kosmicznego. Ale trudno powiedzieć o elektronice. Oczywiście nie będzie można tego wszystkiego odmówić, ale można z powodzeniem zminimalizować negatywny wpływ pól elektrycznych na organizm człowieka. W tym celu przy okazji wystarczy zastosować zasady energooszczędnego wykorzystania technologii, które zapewniają minimalizację czasu działania mechanizmów.
Wniosek
Zbadaliśmy, jaka wielkość fizyczna jest cechą pola elektrycznego, gdzie co jest wykorzystywane, jaki jest potencjał zmian i ich zastosowanie w życiu codziennym. Ale nadal chciałbym dodać kilka końcowych słów na temat tematu. Należy zauważyć, że zainteresowała się nimi dość duża liczba osób. Jeden z najbardziej widocznych śladów w historii pozostawił słynny serbski wynalazca Nikola Tesla. W tym udało mu się osiągnąć znaczny sukces w realizacji swoich planów, ale niestety nie w zakresie efektywności energetycznej. Dlatego jeśli istnieje chęć pracy w tym kierunku, istnieje wiele nieodkrytych możliwości.
