¿Qué es un campo eléctrico y qué propiedades tiene?
Definición
Alrededor de un cuerpo cargado surge un campo eléctrico. En términos simples, este es un campo que actúa sobre otros cuerpos con cierta fuerza.
La principal característica cuantitativa es la intensidad del campo eléctrico. Es igual a la relación entre la fuerza que actúa sobre la carga y la magnitud de la carga. La fuerza actúa en cierta dirección, lo que significa que la tensión del campo eléctrico es una cantidad vectorial. A continuación puedes ver la fórmula de la tensión:
La tensión del campo eléctrico actúa en la dirección calculada por el principio de superposición. Eso es:
En la siguiente figura, verá una imagen gráfica condicional de dos cargas de polaridad diferente y las líneas de fuerza del campo eléctrico que surgen entre ellas.
Importante! La condición principal para la aparición de un campo eléctrico es que el cuerpo debe tener algún tipo de carga. Solo entonces surgirá un campo a su alrededor que actuará sobre otros cuerpos cargados.
Para determinar la magnitud del campo eléctrico alrededor de una carga de prueba unitaria usando ley pendienteen este caso:
Tal campo también se llama Coulomb.
Otra cantidad física importante es el potencial del campo eléctrico. Esta no es una cantidad vectorial, sino una cantidad escalar, es directamente proporcional a la energía aplicada a la carga:
Importante! La fuerza y la energía características de un campo eléctrico es la tensión y el potencial. Estas son sus principales propiedades físicas.
Se mide en voltios y es numéricamente igual al trabajo del EP al mover la carga desde un cierto punto hasta el infinito.
Puede obtener más información sobre la intensidad del campo eléctrico en el video tutorial:
Vistas de campo
Existen varios tipos básicos de campos, según dónde exista. Consideremos algunos ejemplos de campos emergentes en diversas situaciones.
- Si las cargas son estacionarias, este es un campo estático.
- Si las cargas se mueven a lo largo del conductor, magnético (no debe confundirse con el haz de electrones).
- Un campo estacionario surge alrededor de conductores fijos con una corriente constante.
- En las ondas de radio, se emite un campo eléctrico y magnético, que se encuentra en un espacio perpendicular entre sí. Esto sucede porque cualquier cambio en el campo magnético da lugar a la aparición de electromagnetismo con líneas de campo cerradas.
Detección de campo eléctrico.
Tratamos de decirle todas las definiciones y condiciones importantes para la existencia de un campo eléctrico en un lenguaje simple. Veamos cómo encontrarlo. La detección magnética es fácil, con una brújula.
Podemos detectar un campo eléctrico en la vida cotidiana. Todos sabemos que si frotas una regla de plástico en tu cabello, entonces pequeños trozos de papel comenzarán a atraerlo. Este es el efecto del campo eléctrico. Cuando te quitas el suéter de lana, escuchas un crujido y ves destellos, eso es todo.
Otra forma de detectar EP es colocar una carga de prueba en él. El campo actual lo rechazará. Esto se usa en monitores CRT y, en consecuencia, en los tubos de radiación del osciloscopio, hablaremos de esto más adelante.
Practica
Ya mencionamos que en la vida cotidiana se manifiesta un campo eléctrico cuando se quita la ropa de lana o sintética y salta chispas entre el cabello y la lana, cuando frota una regla de plástico y la dibuja sobre pequeños pedazos de papel, y se sienten atraídos, etc. Pero estos no son ejemplos técnicos normales.
En los conductores, el EP más pequeño provoca el movimiento de los portadores de carga y su redistribución. En dieléctricos, dado que el intervalo de banda en estas sustancias es grande, el haz de electrones causará el movimiento de los portadores de carga solo en caso de ruptura del dieléctrico. En los semiconductores, la acción es entre el dieléctrico y el conductor, pero es necesario superar el pequeño intervalo de banda transfiriendo una energía del orden de 0.3 ... 0.7 eV (para germanio y silicio).
De lo que hay en cada casa, se trata de electrodomésticos, incluidas las fuentes de alimentación. Tienen una parte importante que funciona gracias al campo eléctrico: este es un condensador. En él, las cargas se mantienen en las placas separadas por un dieléctrico, lo mismo debido al trabajo del campo eléctrico. En la siguiente imagen, puede ver una imagen condicional de las cargas en las placas del condensador.
Otras aplicaciones en ingeniería eléctrica son los transistores de efecto de campo o los transistores MOS. En su nombre, el principio de acción ya se menciona. En ellos, el principio operativo se basa en un cambio en la conductividad de STOK-ISTOK bajo la influencia de un campo eléctrico transversal en el semiconductor, y en el MIS (MOS, MOSFET - lo mismo), la puerta está completamente separada por una capa dieléctrica (óxido) del canal conductor, de modo que la influencia de las corrientes de la puerta - FUENTE es imposible por definición.
Otra aplicación que ya se ha desvanecido en la vida cotidiana, pero que todavía "vive" en la tecnología industrial y de laboratorio: los tubos de rayos catódicos (CRT o los llamados tubos de imagen). Donde una de las opciones para que un dispositivo mueva el haz a través de la pantalla es un sistema de desviación electrostática.
En términos simples, es decir, una pistola que emite (emite) electrones. Hay un sistema que desvía este electrón al punto deseado en la pantalla para obtener la imagen deseada. El voltaje se aplica a las placas, y el electrón volador emitido se ve afectado por las fuerzas de Coulomb, respectivamente, por un campo eléctrico. Todo lo descrito sucede en el vacío. Luego se aplica un alto voltaje a las placas, y se instala un transformador horizontal y un convertidor de retorno para formarlo.
El siguiente video explica breve y claramente qué es un campo eléctrico y qué propiedades tiene este tipo particular de materia:
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