Co to jest pole elektryczne i jakie ma właściwości
Definicja
Wokół naładowanego ciała powstaje pole elektryczne. Mówiąc prościej, jest to pole, które działa z pewną siłą na inne ciała.
Główną cechą ilościową jest siła pola elektrycznego. Jest on równy stosunkowi siły działającej na ładunek do wielkości ładunku. Siła działa w określonym kierunku, co oznacza, że napięcie pola elektrycznego jest wielkością wektorową. Poniżej widać wzór napięcia:
Napięcie pola elektrycznego działa w kierunku obliczonym na podstawie zasady superpozycji. To jest:
Na poniższym rysunku widać warunkowy obraz graficzny dwóch ładunków o różnej biegunowości i linii sił pola elektrycznego powstających między nimi.
Ważne! Głównym warunkiem pojawienia się pola elektrycznego jest to, że ciało musi mieć jakiś ładunek. Tylko wtedy powstanie wokół niego pole, które będzie oddziaływać na inne naładowane ciała.
Aby określić wielkość pola elektrycznego wokół jednostkowego ładunku testowego za pomocą zawieszone prawow tym przypadku:
Takie pole nazywa się również kulombem.
Inną ważną wielkością fizyczną jest potencjał pola elektrycznego. To już nie jest wektor, ale wielkość skalarna, jest on wprost proporcjonalny do energii przyłożonej do ładunku:
Ważne! Siła i energia charakterystyczne dla pola elektrycznego to napięcie i potencjał. To są jego główne właściwości fizyczne.
Jest mierzony w woltach i jest liczbowo równy pracy EP w przenoszeniu ładunku z pewnego punktu do nieskończoności.
Możesz dowiedzieć się więcej na temat siły pola elektrycznego z samouczka wideo:
Widoki pól
Istnieje kilka podstawowych typów pól, w zależności od tego, gdzie one istnieją. Rozważmy kilka przykładów powstających pól w różnych sytuacjach.
- Jeśli ładunki są nieruchome, jest to pole statyczne.
- Jeżeli ładunki poruszają się wzdłuż przewodnika - magnetyczne (nie mylić z wiązką elektronów).
- Pole stacjonarne powstaje wokół stałych przewodów o stałym prądzie.
- W falach radiowych emitowane jest pole elektryczne i magnetyczne, które znajdują się w przestrzeni prostopadłej do siebie. Dzieje się tak, ponieważ każda zmiana pola magnetycznego powoduje pojawienie się elektromagnetyzmu przy zamkniętych liniach pola.
Wykrywanie pola elektrycznego
Staraliśmy się przekazać wszystkie ważne definicje i warunki istnienia pola elektrycznego w prostym języku. Zastanówmy się, jak to znaleźć. Detekcja magnetyczna jest łatwa - dzięki kompasowi.
Możemy wykryć pole elektryczne w życiu codziennym. Wszyscy wiemy, że jeśli pocierasz włosy plastikową linijką, zaczną go przyciągać małe kawałki papieru. Jest to efekt pola elektrycznego. Kiedy zdejmujesz wełniany sweter, słyszysz pęknięcie i widzisz iskierki - to wszystko.
Innym sposobem na wykrycie EP jest umieszczenie w nim ładunku testowego. Bieżące pole je odrzuci. Jest to wykorzystywane w monitorach CRT i odpowiednio w lampach radiacyjnych oscyloskopu, porozmawiamy o tym później.
Ćwicz
Wspomnieliśmy już, że w codziennym życiu pole elektryczne objawia się, gdy zdejmujesz z siebie wełniane lub syntetyczne ubrania i iskrzy przeskakujesz między włosami a wełną, gdy pocierasz plastikową linijkę i przeciągasz ją na małe kawałki papieru, a one są przyciągane i tak dalej. Ale to nie są normalne przykłady techniczne.
W przewodach najmniejszy EP powoduje ruch nośników ładunku i ich redystrybucję. W dielektrykach, ponieważ pasmo wzbronione w tych substancjach jest duże, wiązka elektronów spowoduje ruch nośników ładunku tylko w przypadku rozpadu dielektryka. W półprzewodnikach działanie odbywa się między dielektrykiem a przewodnikiem, ale konieczne jest pokonanie małej szczeliny pasmowej poprzez przeniesienie energii rzędu 0,3 ... 0,7 eV (dla germanu i krzemu).
Z każdego domu są to elektroniczne urządzenia gospodarstwa domowego, w tym zasilacze. Mają ważną część, która działa dzięki polu elektrycznemu - jest to kondensator. W nim ładunki są utrzymywane na płytach oddzielonych dielektrykiem, tylko z powodu pracy pola elektrycznego. Na poniższym zdjęciu widać warunkowy obraz ładunków na płytkach kondensatora.
Inne zastosowania w elektrotechnice to tranzystory polowe lub tranzystory MOS. W ich nazwie wspomniano już zasadę działania. W nich zasada działania opiera się na zmianie przewodnictwa STOK-ISTOK pod wpływem poprzecznego pola elektrycznego na półprzewodniku, aw MIS (MOS, MOSFET - to samo) brama jest całkowicie oddzielona warstwą dielektryczną (tlenkiem) od kanału przewodzącego, dzięki czemu wpływ prądów bramki - ŹRÓDŁO jest z definicji niemożliwe.
Kolejna aplikacja, która odeszła już z codziennego życia, ale wciąż „żyje” w technologii przemysłowej i laboratoryjnej - lampy elektronowe (CRT lub tak zwane lampy obrazowe). Tam, gdzie jedną z opcji urządzenia do przesuwania wiązki po ekranie jest elektrostatyczny układ odchylający.
Mówiąc najprościej, to znaczy broń, która emituje (emituje) elektrony. Istnieje system, który odchyla ten elektron do pożądanego punktu na ekranie, aby uzyskać pożądany obraz. Na płytki przykładane jest napięcie, a na emitowany latający elektron wpływają odpowiednio siły kulombowskie, pole elektryczne. Wszystko opisane dzieje się w próżni. Następnie na płytki przykładane jest wysokie napięcie, a do jego utworzenia instalowany jest transformator poziomy i przetwornik flyback.
Poniższy film krótko i jasno wyjaśnia, czym jest pole elektryczne i jakie właściwości ma ten specjalny rodzaj materii:
Powiązane materiały:
Ładowanie ...
