ما هو المجال الكهربائي وما هي خصائصه

تعريف

ينشأ حقل كهربائي حول جسم مشحون. بعبارات بسيطة ، هذا مجال يعمل على الهيئات الأخرى بقوة معينة.

السمة الكمية الرئيسية هي شدة المجال الكهربائي. وهي تساوي نسبة القوة المؤثرة على الشحنة إلى حجم الشحنة. تعمل القوة في اتجاه معين ، مما يعني أن توتر المجال الكهربائي هو كمية متجهة. أدناه ترى صيغة التوتر:

يعمل توتر المجال الكهربائي في الاتجاه الذي يحسبه مبدأ التراكب. بمعنى آخر:

في الشكل أدناه سترى صورة بيانية مشروطة لشحنتين قطبيتين مختلفتين وخطوط قوة المجال الكهربائي الناشئة بينهما.

مهم! الشرط الرئيسي لظهور المجال الكهربائي هو أن الجسم يجب أن يكون لديه نوع من الشحن. عندها فقط سيظهر حقل حوله يعمل على الهيئات المشحونة الأخرى.

لتحديد حجم المجال الكهربائي حول شحنة اختبار الوحدة باستخدام قانون قلادة، في هذه الحالة:

يسمى هذا الحقل أيضًا Coulomb.

كمية مادية أخرى مهمة هي مجال المجال الكهربائي. هذه ليست كمية متجهة ، ولكنها كمية قياسية ، فهي تتناسب طرديًا مع الطاقة المطبقة على الشحنة:

مهم! القوة والطاقة المميزة للمجال الكهربائي هي التوتر والإمكانات. هذه هي خصائصها الفيزيائية الرئيسية.

يتم قياسها بالفولت وهي تساوي عدديًا عمل EP في نقل الشحنة من نقطة معينة إلى اللانهاية.

يمكنك معرفة المزيد عن قوة المجال الكهربائي من الفيديو التعليمي:

المشاهدات الميدانية

هناك عدة أنواع أساسية من الحقول ، اعتمادًا على مكان وجودها. دعونا ننظر في بعض الأمثلة على المجالات الناشئة في المواقف المختلفة.

1. إذا كانت الرسوم ثابتة ، فهذا مجال ثابت.
2. إذا كانت الشحنات تتحرك على طول الموصل - مغناطيسي (لا يجب الخلط بينه وبين شعاع الإلكترون).
3. ينشأ حقل ثابت حول الموصلات الثابتة بتيار ثابت.
4. في موجات الراديو ، ينبعث حقل كهربائي ومغناطيسي ، يقعان في الفضاء العمودي على بعضهما البعض. يحدث هذا لأن أي تغيير في المجال المغناطيسي يؤدي إلى ظهور الكهرومغناطيسية مع خطوط المجال المغلق.

كشف المجال الكهربائي

حاولنا أن نخبرك بكل التعريفات والشروط الهامة لوجود مجال كهربائي بلغة بسيطة. دعونا نكتشف كيفية العثور عليه. الكشف المغناطيسي سهل - مع بوصلة.

يمكننا اكتشاف مجال كهربائي في الحياة اليومية. نعلم جميعًا أنه إذا قمت بفرك مسطرة بلاستيكية على شعرك ، فستبدأ قطع الورق الصغيرة في جذبها. هذا هو تأثير المجال الكهربائي. عندما تخلع سترتك الصوفية ، تسمع صدعًا وترى بريقًا - هذا كل ما في الأمر.

طريقة أخرى لاكتشاف EP هي وضع شحنة اختبار فيه. الحقل الحالي سيرفضه. يستخدم هذا في شاشات CRT ، وبالتالي ، أنابيب الإشعاع من مرسمة الذبذبات ، سنتحدث عن ذلك لاحقًا.

تدرب

ذكرنا بالفعل أن المجال الكهربائي يتجلى في الحياة اليومية عندما تخلع ملابسك الصوفية أو الاصطناعية من نفسك وتتألق بين شعرك وشعرك ، عندما تفرك مسطرة بلاستيكية وترسمها على قطع صغيرة من الورق ، وهي تنجذب وهكذا. لكن هذه ليست أمثلة فنية عادية.

في الموصلات ، يتسبب أصغر EP في حركة ناقلات الشحن وإعادة توزيعها. في العوازل ، بما أن فجوة النطاق في هذه المواد كبيرة ، فإن شعاع الإلكترون سيتسبب في حركة حاملات الشحن فقط في حالة انهيار العازل. في أشباه الموصلات ، يكون العمل بين العازل والموصل ، ولكن من الضروري التغلب على فجوة النطاق الصغيرة عن طريق نقل الطاقة من أجل 0.3 ... 0.7 eV (للجرمانيوم والسيليكون).

من ما يوجد في كل منزل ، هذه هي الأجهزة المنزلية الإلكترونية ، بما في ذلك إمدادات الطاقة. لديهم جزء مهم يعمل بفضل المجال الكهربائي - هذا مكثف. في ذلك ، يتم الاحتفاظ بالشحنات على الألواح المفصولة بواسطة عازل كهربائي ، تمامًا بسبب عمل المجال الكهربائي. في الصورة أدناه ترى صورة مشروطة للشحنات على لوحات المكثف.

التطبيقات الأخرى في الهندسة الكهربائية هي الترانزستورات ذات التأثير الميداني أو الترانزستورات MOS. في اسمهم ، تم بالفعل ذكر مبدأ العمل. فيها ، يعتمد مبدأ التشغيل على تغيير في موصلية STOK-ISTOK تحت تأثير المجال الكهربائي المستعرض على أشباه الموصلات ، وفي MIS (MOS ، MOSFET - نفس الشيء) ، يتم فصل البوابة تمامًا بواسطة طبقة عازلة (أكسيد) من القناة الموصلة ، بحيث يكون تأثير تيارات البوابة - SOURCE مستحيل بحكم التعريف.

تطبيق آخر قد غادر بالفعل في الحياة اليومية ، لكنه لا يزال "يعيش" في التكنولوجيا الصناعية والمخبرية - أنابيب أشعة الكاثود (CRTs أو ما يسمى أنابيب الصور). حيث يكون أحد خيارات الجهاز لتحريك الشعاع عبر الشاشة هو نظام انحراف إلكتروستاتيكي.

بعبارات بسيطة ، أي بندقية تنبعث (تنبعث) إلكترونات. يوجد نظام يحرف هذا الإلكترون إلى النقطة المرغوبة على الشاشة للحصول على الصورة المرغوبة. يتم تطبيق الجهد على الألواح ، ويتأثر الإلكترون الطائر المنبعث بقوى كولوم ، على التوالي ، بواسطة مجال كهربائي. كل شيء موصوف يحدث في فراغ. ثم يتم تطبيق جهد عالي على الألواح ، ويتم تثبيت محول أفقي ومحول flyback لتشكيله.

يشرح الفيديو أدناه بإيجاز وواضح ماهية المجال الكهربائي وما هي خصائص هذا النوع الخاص من المادة:

المواد ذات الصلة:

• ما هو فقدان عازل؟
• مقاومة الموصل مقابل درجة الحرارة
• قانون أوم بكلمات بسيطة
• كتب للكهربائيين