Det elektriske felts egenskaber og karakteristika studeres af næsten alle tekniske specialister. Men et universitetskursus er ofte skrevet i et komplekst og uforståeligt sprog. Derfor vil karakteristika ved elektriske felter inden for artiklens rammer blive beskrevet på en tilgængelig måde, så enhver person kan forstå dem. Derudover vil vi være særligt opmærksomme på indbyrdes forbundne begreber (superposition) og mulighederne for udvikling af dette område af fysik.
Generelle oplysninger
Ifølge moderne koncepter interagerer elektriske ladninger ikke direkte med hinanden. Et interessant træk kommer ud af dette. Så hver ladet krop har sit eget elektriske felt i det omgivende rum. Det påvirker andre enheder. Egenskaberne ved elektriske felter er interessante for os, fordi de viser feltets effekt på elektriske ladninger og den kraft, hvormed det udføres. Hvilken konklusion kan man drage af dette? Sigtede organer har ikke en gensidig direkte virkning. Til dette bruges elektriske felter. Hvordan kan de udforskes? For at gøre dette kan du bruge en testladning - en lille punktpartikelstråle, hvilket ikke ervil have en væsentlig indflydelse på den eksisterende struktur. Så hvad er kendetegnene ved det elektriske felt? Der er tre af dem: spænding, spænding og potentiale. Hver af dem har sine egne karakteristika og indflydelsessfærer på partiklerne.
Elektrisk felt: hvad er det?
Men før du går videre til artiklens hovedemne, skal du have en vis mængde viden. Hvis de er, så kan denne del sikkert springes over. Lad os først overveje spørgsmålet om årsagen til eksistensen af et elektrisk felt. For at det kan være, er det nødvendigt med en opkrævning. Desuden skal egenskaberne af det rum, hvori det ladede legeme opholder sig, adskille sig fra dem, hvor det ikke eksisterer. Der er sådan en funktion her: Hvis en ladning placeres i et bestemt koordinatsystem, vil ændringer ikke ske øjeblikkeligt, men kun med en bestemt hastighed. De vil ligesom bølger sprede sig gennem rummet. Dette vil blive ledsaget af tilstedeværelsen af mekaniske kræfter, der virker på andre bærere i dette koordinatsystem. Og her kommer vi til det vigtigste! De fremvoksende kræfter er ikke resultatet af direkte påvirkning, men af interaktion gennem et miljø, der har ændret sig kvalitativt. Det rum, hvor sådanne ændringer forekommer, kaldes det elektriske felt.
Funktioner
En ladning placeret i et elektrisk felt bevæger sig i retning af den kraft, der virker på den. Er det muligt at opnå en hviletilstand? Ja, det er ret rigtigt. Men for dette skal styrken af det elektriske felt afbalanceres af nogleanden indflydelse. Så snart ubalancen opstår, begynder ladningen at bevæge sig igen. Retningen i dette tilfælde vil afhænge af den større kraft. Selvom der er mange af dem, vil slutresultatet være noget afbalanceret og universelt. For bedre at forestille dig, hvad du skal arbejde med, er kraftlinjer afbildet. Deres retninger svarer til de virkende kræfter. Det skal bemærkes, at kraftlinjer har både en begyndelse og en slutning. De lukker sig med andre ord ikke om sig selv. De begynder på positivt ladede kroppe og slutter på negative. Dette er ikke alt, mere detaljeret om kraftlinjerne, deres teoretiske baggrund og praktiske implementering, vi vil tale lidt længere i teksten og betragte dem sammen med Coulombs lov.
Elektrisk feltstyrke
Denne egenskab bruges til at kvantificere det elektriske felt. Dette er ret svært at forstå. Denne karakteristik af det elektriske felt (styrke) er en fysisk størrelse svarende til forholdet mellem virkningskraften på en positiv testladning, som er placeret på et bestemt punkt i rummet, og dens værdi. Der er et særligt aspekt her. Denne fysiske størrelse er en vektor. Dens retning falder sammen med retningen af den kraft, der virker på den positive testladning. Du bør også besvare et meget almindeligt spørgsmål og bemærke, at det elektriske felts styrkekarakteristik netop er intensiteten. Og hvad sker der med immobile og uforanderlige emner? Deres elektriske felt betragtes som elektrostatisk. Når du arbejder med en punktopladning oginteresse for studiet af spænding er givet af kraftlinjer og Coulombs lov. Hvilke funktioner findes her?
Coulombs lov og kraftlinjer
Kraftkarakteristikken for det elektriske felt virker i dette tilfælde kun for en punktladning, som er placeret i en afstand af en vis radius fra den. Og hvis vi tager denne værdi modulo, så vil vi have et Coulomb-felt. I den afhænger vektorens retning direkte af ladningens tegn. Så hvis den er positiv, så vil feltet "bevæge sig" langs radius. I den modsatte situation vil vektoren blive rettet direkte til selve ladningen. For en visuel forståelse af, hvad der sker og hvordan, kan du finde og sætte dig ind i tegningerne, der viser kraftlinjerne. De vigtigste egenskaber ved det elektriske felt i lærebøger, selvom det er ret vanskeligt at forklare, men tegningerne, de skal have deres ret, de er af høj kvalitet. Sandt nok bør man bemærke et sådant træk ved bøger: Når man konstruerer tegninger af kraftlinjer, er deres tæthed proportional med spændingsvektorens modul. Dette er et lille tip, der kan være til stor hjælp i forbindelse med videnkontrol eller eksamen.
Potentiale
Ladningen bevæger sig altid, når der ikke er nogen balance mellem kræfter. Dette fortæller os, at i dette tilfælde har det elektriske felt potentiel energi. Det kan med andre ord gøre noget arbejde. Lad os se på et lille eksempel. Et elektrisk felt har flyttet en ladning fra et punktOg i B. Som et resultat er der et fald i feltets potentielle energi. Det sker, fordi arbejdet er udført. Denne effektkarakteristik af det elektriske felt vil ikke ændre sig, hvis bevægelsen blev foretaget under udefrakommende påvirkning. I dette tilfælde vil den potentielle energi ikke falde, men stige. Desuden vil denne fysiske karakteristik af det elektriske felt ændre sig i direkte proportion til den påførte ydre kraft, som flyttede ladningen i det elektriske felt. Det skal bemærkes, at i dette tilfælde vil alt det udførte arbejde blive brugt på at øge den potentielle energi. For at forstå emnet, lad os tage følgende eksempel. Så vi har en positiv ladning. Den er placeret uden for det elektriske felt, der overvejes. På grund af dette er påvirkningen så lille, at den kan ignoreres. Der opstår en ydre kraft, som indfører en ladning i det elektriske felt. Hun udfører det nødvendige arbejde for at flytte. I dette tilfælde er feltets kræfter overvundet. Der opstår således et aktionspotentiale, men allerede i selve det elektriske felt. Det skal bemærkes, at dette kan være en heterogen indikator. Så den energi, der vedrører hver specifik enhed af positiv ladning, kaldes feltets potentiale på det tidspunkt. Det er numerisk lig med det arbejde, der blev udført af en ekstern kraft for at flytte emnet til et givet sted. Feltpotentialet måles i volt.
Voltage
I ethvert elektrisk felt kan du observere, hvordan positive ladninger "migrerer" fra punkter med højt potentiale til dem, der har lave værdier af denne parameter. Negative følger denne vej i den modsatte retning. Men i begge tilfælde sker dette kun på grund af tilstedeværelsen af potentiel energi. Spændingen beregnes ud fra det. For at gøre dette er det nødvendigt at kende den værdi, hvormed den potentielle energi i feltet er blevet mindre. Spændingen er numerisk lig med det arbejde, der blev udført for at overføre en positiv ladning mellem to specifikke punkter. En interessant korrespondance kan ses heraf. Så spændings- og potentialforskellen er i dette tilfælde den samme fysiske enhed.
Superposition af elektriske felter
Så vi har overvejet de vigtigste egenskaber ved det elektriske felt. Men for bedre at forstå emnet, foreslår vi yderligere at overveje en række parametre, der kan være vigtige. Og vi starter med en superposition af elektriske felter. Tidligere har vi overvejet situationer, hvor der kun var én specifik sigtelse. Men der er mange af dem på markerne! I betragtning af en situation tæt på virkeligheden, lad os derfor forestille os, at vi har flere anklager. Så viser det sig, at kræfter, der adlyder reglen om vektoraddition, vil virke på forsøgspersonen. Superpositionsprincippet siger også, at en kompleks bevægelse kan opdeles i to eller flere simple. Det er umuligt at udvikle en realistisk bevægelsesmodel uden at tage højde for superposition. Med andre ord er den partikel, vi overvejer under eksisterende forhold, påvirket af forskellige ladninger, som hver har sin egenelektrisk felt.
Brug
Det skal bemærkes, at det elektriske felts muligheder nu ikke bliver brugt til deres fulde potentiale. Selv, ville det være mere korrekt at sige, at dets potentiale næsten ikke bliver brugt af os. Chizhevskys lysekrone kan citeres som en praktisk implementering af mulighederne for det elektriske felt. Tidligere, i midten af forrige århundrede, begyndte menneskeheden at udforske rummet. Men forskerne havde mange uafklarede spørgsmål. En af dem er luft og dens skadelige komponenter. Den sovjetiske videnskabsmand Chizhevsky, som samtidig var interesseret i det elektriske felts energikarakteristik, tog løsningen af dette problem op. Og det skal bemærkes, at han fik en rigtig god udvikling. Denne enhed var baseret på teknikken til at skabe aeroioniske luftstrømme på grund af små udledninger. Men inden for rammerne af artiklen er vi ikke så meget interesserede i selve enheden som i princippet om dens drift. Faktum er, at til funktionen af Chizhevsky-lysekronen blev der ikke brugt en stationær strømkilde, men et elektrisk felt! Specielle kondensatorer blev brugt til at koncentrere energien. Energikarakteristikken for miljøets elektriske felt påvirkede enhedens succes betydeligt. Det vil sige, at denne enhed blev udviklet specifikt til rumfartøjer, som bogstaveligt t alt er proppet med elektronik. Det blev drevet af resultaterne af aktiviteterne fra andre enheder forbundet til konstante strømkilder. Det skal bemærkes, at retningen ikke blev opgivet, og muligheden for at tage energi fra det elektriske felt undersøges nu. Sandhed,Det skal bemærkes, at der endnu ikke er opnået væsentlige fremskridt. Det er også nødvendigt at bemærke den relativt lille skala af den igangværende forskning, og det faktum, at de fleste af dem udføres af frivillige opfindere.
Hvad er karakteristika ved elektriske felter påvirket af?
Hvorfor studere dem? Som tidligere nævnt er karakteristika ved et elektrisk felt styrke, spænding og potentiale. I en almindelig almindelig persons liv kan disse parametre ikke prale af betydelig indflydelse. Men når der opstår spørgsmål om, at noget stort og komplekst skal gøres, så er det en luksus at lade være med at overveje dem. Faktum er, at et for stort antal elektroniske felter (eller deres overdrevne styrke) fører til interferens i transmissionen af signaler fra udstyr. Dette fører til forvrængning af den transmitterede information. Det skal bemærkes, at dette ikke er det eneste problem af denne type. Ud over teknologiens hvide støj kan overdrevent stærke elektroniske felter også påvirke den menneskelige krops funktion negativt. Det skal bemærkes, at en lille ionisering af rummet stadig betragtes som en velsignelse, da det bidrager til aflejring af støv på overfladerne af en menneskelig bolig. Men hvis du ser på, hvor meget alle slags udstyr (køleskabe, tv'er, kedler, telefoner, strømsystemer og så videre) der er i vores hjem, kan vi konkludere, at det desværre ikke er godt for vores helbred. Det skal bemærkes, at de lave egenskaber ved elektriske felter næsten ikke skader os, da tilMenneskeheden har længe været vant til kosmisk stråling. Men det er svært at sige om elektronik. Selvfølgelig vil det ikke være muligt at nægte alt dette, men det er muligt med succes at minimere den negative påvirkning af elektriske felter på menneskekroppen. Til dette er det i øvrigt nok at anvende principperne for energieffektiv brug af teknologi, som sørger for at minimere mekanismernes driftstid.
Konklusion
Vi undersøgte, hvilken fysisk størrelse der er karakteristisk for det elektriske felt, hvor hvad der bruges, hvad er potentialet ved udviklinger og deres anvendelse i hverdagen. Men alligevel vil jeg gerne tilføje et par sidste ord om emnet. Det skal bemærkes, at et ret stort antal mennesker var interesserede i dem. Et af de mest synlige spor i historien blev efterladt af den berømte serbiske opfinder Nikola Tesla. Her formåede han at opnå betydelig succes med hensyn til gennemførelsen af sine planer, men desværre ikke med hensyn til energieffektivitet. Derfor, hvis der er et ønske om at arbejde i denne retning, er der en masse uopdagede muligheder.
