Egenskapene og egenskapene til det elektriske feltet studeres av nesten alle tekniske spesialister. Men et universitetskurs er ofte skrevet i et komplekst og uforståelig språk. Derfor, innenfor rammen av artikkelen, vil egenskapene til elektriske felt bli beskrevet på en tilgjengelig måte slik at hver person kan forstå dem. I tillegg vil vi være spesielt oppmerksomme på sammenhengende begreper (superposisjon) og mulighetene for utvikling av dette området innen fysikk.
Generell informasjon
I følge moderne konsepter samhandler ikke elektriske ladninger direkte med hverandre. Et interessant trekk kommer ut av dette. Så hver ladet kropp har sitt eget elektriske felt i det omkringliggende rommet. Det påvirker andre enheter. Egenskapene til elektriske felt er av interesse for oss fordi de viser feltets effekt på elektriske ladninger og kraften som det utføres med. Hvilken konklusjon kan man trekke av dette? Siktede instanser har ikke gjensidig direkte virkning. Til dette brukes elektriske felt. Hvordan kan de utforskes? For å gjøre dette kan du bruke en testladning - en liten punktpartikkelstråle, som ikke er detvil ha betydelig innvirkning på eksisterende struktur. Så hva er egenskapene til det elektriske feltet? Det er tre av dem: spenning, spenning og potensial. Hver av dem har sine egne egenskaper og påvirkningssfærer på partiklene.
Elektrisk felt: hva er det?
Men før du går videre til hovedemnet i artikkelen, må du ha en viss mengde kunnskap. Hvis de er det, kan denne delen trygt hoppes over. La oss først vurdere spørsmålet om årsaken til eksistensen av et elektrisk felt. For at det skal være det, trengs en belastning. Dessuten må egenskapene til rommet hvor det ladede legemet befinner seg, avvike fra de der det ikke eksisterer. Det er en slik funksjon her: hvis en ladning er plassert i et bestemt koordinatsystem, vil endringer ikke skje umiddelbart, men bare med en viss hastighet. De vil, som bølger, spre seg gjennom verdensrommet. Dette vil bli ledsaget av utseendet til mekaniske krefter som virker på andre bærere i dette koordinatsystemet. Og her kommer vi til det viktigste! De fremvoksende kreftene er ikke et resultat av direkte påvirkning, men av interaksjon gjennom et miljø som har endret seg kvalitativt. Rommet der slike endringer skjer, kalles det elektriske feltet.
Funksjoner
En ladning i et elektrisk felt beveger seg i retning av kraften som virker på den. Er det mulig å oppnå en hviletilstand? Ja, det er ganske ekte. Men for dette må styrken til det elektriske feltet balanseres av noenannen påvirkning. Så snart ubalansen oppstår, begynner ladningen å bevege seg igjen. Retningen i dette tilfellet vil avhenge av den større kraften. Selv om det er mange av dem, vil sluttresultatet være noe balansert og universelt. For bedre å forestille seg hva du må jobbe med, er kraftlinjer avbildet. Deres retninger tilsvarer de handlende kreftene. Det skal bemerkes at kraftlinjer har både en begynnelse og en slutt. De lukker seg med andre ord ikke. De begynner på positivt ladede kropper, og slutter på negative. Dette er ikke alt, mer detaljert om kraftlinjene, deres teoretiske bakgrunn og praktiske gjennomføring, vi skal snakke litt videre i teksten og vurdere dem sammen med Coulombs lov.
Elektrisk feltstyrke
Denne karakteristikken brukes til å kvantifisere det elektriske feltet. Dette er ganske vanskelig å forstå. Denne egenskapen til det elektriske feltet (styrken) er en fysisk mengde som er lik forholdet mellom virkningskraften på en positiv testladning, som er plassert på et bestemt punkt i rommet, og verdien. Det er ett spesielt aspekt her. Denne fysiske størrelsen er en vektor. Dens retning faller sammen med retningen til kraften som virker på den positive testladningen. Du bør også svare på et veldig vanlig spørsmål og merke seg at styrkekarakteristikken til det elektriske feltet er nettopp intensiteten. Og hva skjer med ubevegelige og uforanderlige emner? Deres elektriske felt anses som elektrostatisk. Når du arbeider med punktlading oginteresse for studiet av spenning er gitt av kraftlinjer og Coulombs lov. Hvilke funksjoner finnes her?
Coulombs lov og kraftlinjer
Kraftkarakteristikken til det elektriske feltet fungerer i dette tilfellet bare for en punktladning, som befinner seg i en avstand med en viss radius fra den. Og hvis vi tar denne verdien modulo, vil vi ha et Coulomb-felt. I den avhenger retningen til vektoren direkte av ladningens tegn. Så hvis den er positiv, vil feltet "bevege seg" langs radiusen. I motsatt situasjon vil vektoren bli rettet direkte til selve ladningen. For en visuell forståelse av hva som skjer og hvordan, kan du finne og gjøre deg kjent med tegningene som viser kraftlinjene. Hovedkarakteristikkene til det elektriske feltet i lærebøker, selv om det er ganske vanskelig å forklare, men tegningene, de bør gis til sin rett, de er av høy kvalitet. Riktignok bør man merke seg et slikt trekk ved bøker: når man konstruerer tegninger av kraftlinjer, er deres tetthet proporsjonal med modulen til spenningsvektoren. Dette er et lite hint som kan være til stor hjelp i kunnskapskontrollen eller eksamen.
Potensial
Ladingen beveger seg alltid når det ikke er noen styrkebalanse. Dette forteller oss at i dette tilfellet har det elektriske feltet potensiell energi. Det kan med andre ord gjøre litt arbeid. La oss se på et lite eksempel. Et elektrisk felt har flyttet en ladning fra et punktOg i B. Som et resultat er det en nedgang i feltets potensielle energi. Det skjer fordi arbeidet er gjort. Denne kraftkarakteristikken til det elektriske feltet vil ikke endres hvis bevegelsen ble gjort under påvirkning utenfra. I dette tilfellet vil den potensielle energien ikke avta, men øke. Dessuten vil denne fysiske egenskapen til det elektriske feltet endre seg i direkte proporsjon med den påførte ytre kraften, som flyttet ladningen i det elektriske feltet. Det skal bemerkes at i dette tilfellet vil alt arbeidet som gjøres bli brukt på å øke den potensielle energien. For å forstå emnet, la oss ta følgende eksempel. Så vi har en positiv ladning. Den ligger utenfor det elektriske feltet som vurderes. På grunn av dette er påvirkningen så liten at den kan ignoreres. En ytre kraft oppstår, som introduserer en ladning i det elektriske feltet. Hun gjør jobben som er nødvendig for å flytte. I dette tilfellet overvinnes kreftene i feltet. Dermed oppstår et aksjonspotensial, men allerede i selve det elektriske feltet. Det skal bemerkes at dette kan være en heterogen indikator. Så energien som er relatert til hver spesifikk enhet av positiv ladning kalles potensialet til feltet på det punktet. Det er numerisk lik arbeidet som ble utført av en ekstern kraft for å flytte motivet til et gitt sted. Feltpotensialet måles i volt.
Spenning
I ethvert elektrisk felt kan du observere hvordan positive ladninger "migrerer" fra punkter med høyt potensial til de som har lave verdier av denne parameteren. Negative følger denne veien i motsatt retning. Men i begge tilfeller skjer dette bare på grunn av tilstedeværelsen av potensiell energi. Spenningen beregnes ut fra den. For å gjøre dette er det nødvendig å vite verdien som den potensielle energien til feltet har blitt mindre med. Spenningen er numerisk lik arbeidet som ble gjort for å overføre en positiv ladning mellom to spesifikke punkter. En interessant korrespondanse kan sees av dette. Så, spennings- og potensialforskjell i dette tilfellet er den samme fysiske enheten.
Superposisjon av elektriske felt
Så vi har vurdert hovedkarakteristikkene til det elektriske feltet. Men for å forstå temaet bedre, foreslår vi i tillegg å vurdere en rekke parametere som kan være viktige. Og vi starter med en superposisjon av elektriske felt. Tidligere har vi vurdert situasjoner der det kun var én spesifikk siktelse. Men det er mange av dem i feltene! La oss derfor, med tanke på en situasjon nær virkeligheten, forestille oss at vi har flere anklager. Da viser det seg at krefter som følger regelen om vektoraddisjon vil virke på forsøkspersonen. Superposisjonsprinsippet sier også at en kompleks bevegelse kan deles inn i to eller flere enkle. Det er umulig å utvikle en realistisk bevegelsesmodell uten å ta hensyn til superposisjon. Med andre ord, partikkelen vi vurderer under eksisterende forhold påvirkes av forskjellige ladninger, som hver har sine egneelektrisk felt.
Bruk
Det skal bemerkes at nå blir ikke mulighetene til det elektriske feltet utnyttet til sitt fulle potensial. Selv, det ville være mer riktig å si, blir dets potensial knapt brukt av oss. Chizhevskys lysekrone kan siteres som en praktisk implementering av mulighetene til det elektriske feltet. Tidligere, i midten av forrige århundre, begynte menneskeheten å utforske verdensrommet. Men forskerne hadde mange uløste spørsmål. En av dem er luft og dens skadelige komponenter. Den sovjetiske forskeren Chizhevsky, som samtidig var interessert i energikarakteristikken til det elektriske feltet, tok opp løsningen på dette problemet. Og det skal bemerkes at han fikk en virkelig god utvikling. Denne enheten var basert på teknikken for å skape aeroioniske luftstrømmer på grunn av små utslipp. Men innenfor rammen av artikkelen er vi ikke så interessert i selve enheten, som i prinsippet om dens drift. Faktum er at for funksjonen til Chizhevsky-lysekronen ble det ikke brukt en stasjonær strømkilde, men et elektrisk felt! Spesielle kondensatorer ble brukt for å konsentrere energien. Energikarakteristikken til det elektriske feltet i miljøet påvirket suksessen til enheten betydelig. Det vil si at denne enheten ble utviklet spesielt for romfartøyer, som bokstavelig t alt er proppfulle av elektronikk. Den ble drevet av resultatene av aktivitetene til andre enheter koblet til konstante strømkilder. Det skal bemerkes at retningen ikke ble forlatt, og muligheten for å ta energi fra det elektriske feltet undersøkes nå. Sannhet,Det skal bemerkes at betydelig fremgang ennå ikke er oppnådd. Det er også nødvendig å merke seg den relativt lille skalaen til den pågående forskningen, og det faktum at de fleste av dem utføres av frivillige oppfinnere.
Hva er egenskapene til elektriske felt påvirket av?
Hvorfor studere dem? Som nevnt tidligere er egenskapene til et elektrisk felt styrke, spenning og potensial. I livet til en vanlig vanlig person kan disse parametrene ikke skryte av betydelig innflytelse. Men når det dukker opp spørsmål om at noe stort og komplekst bør gjøres, så er det en luksus å ikke vurdere dem. Faktum er at et for stort antall elektroniske felt (eller deres overdreven styrke) fører til interferens i overføring av signaler fra utstyr. Dette fører til forvrengning av den overførte informasjonen. Det skal bemerkes at dette ikke er det eneste problemet av denne typen. I tillegg til den hvite støyen fra teknologi, kan overdrevent sterke elektroniske felt også påvirke funksjonen til menneskekroppen negativt. Det skal bemerkes at en liten ionisering av rommet fortsatt anses som en velsignelse, siden det bidrar til avsetning av støv på overflatene til en menneskelig bolig. Men hvis du ser på hvor mye all slags utstyr (kjøleskap, TV, kjeler, telefoner, strømsystemer og så videre) som er i hjemmene våre, kan vi konkludere med at dette dessverre ikke er bra for helsen vår. Det skal bemerkes at de lave egenskapene til elektriske felt nesten ikke skader oss, siden tilMenneskeheten har lenge vært vant til kosmisk stråling. Men det er vanskelig å si om elektronikk. Selvfølgelig vil det ikke være mulig å nekte alt dette, men det er mulig å lykkes med å minimere den negative effekten av elektriske felt på menneskekroppen. For dette er det forresten nok å anvende prinsippene for energieffektiv bruk av teknologi, som sørger for å minimere driftstiden til mekanismer.
Konklusjon
Vi undersøkte hvilken fysisk mengde som er karakteristisk for det elektriske feltet, hvor hva som brukes, hva som er potensialet til utviklingen og deres anvendelse i hverdagen. Men jeg vil likevel legge til noen siste ord om emnet. Det skal bemerkes at et ganske stort antall mennesker var interessert i dem. Et av de mest synlige sporene i historien ble etterlatt av den berømte serbiske oppfinneren Nikola Tesla. I dette klarte han å oppnå betydelig suksess med gjennomføringen av planene hans, men dessverre ikke når det gjelder energieffektivitet. Derfor, hvis det er et ønske om å jobbe i denne retningen, er det mange uoppdagede muligheter.
