สนามไฟฟ้าคืออะไรและมีคุณสมบัติอะไรบ้าง

คำนิยาม

มีวัตถุเกิดขึ้นรอบ ๆ สนามไฟฟ้าที่มีประจุ ในแง่ง่ายนี่เป็นสนามที่ทำหน้าที่กับวัตถุอื่นด้วยแรงบางอย่าง

ลักษณะเชิงปริมาณหลักคือความแรงของสนามไฟฟ้า มันเท่ากับอัตราส่วนของแรงที่กระทำต่อประจุกับขนาดของประจุ แรงกระทำในทิศทางที่แน่นอนซึ่งหมายถึงความตึงของสนามไฟฟ้าคือปริมาณเวกเตอร์ ด้านล่างคุณจะเห็นสูตรความตึงเครียด:

ความตึงของสนามไฟฟ้ากระทำในทิศทางที่คำนวณโดยหลักการของการซ้อนทับ นั่นคือ:

ในภาพด้านล่างคุณจะเห็นภาพกราฟิกที่มีเงื่อนไขของประจุสองขั้วที่แตกต่างกันและเส้นแรงของสนามไฟฟ้าที่เกิดขึ้นระหว่างพวกเขา

สิ่งสำคัญ! เงื่อนไขหลักสำหรับการปรากฏตัวของสนามไฟฟ้าคือร่างกายต้องมีประจุ จากนั้นจะมีสนามเกิดขึ้นรอบ ๆ สนามซึ่งจะกระทำกับวัตถุที่มีประจุอื่น

เพื่อกำหนดขนาดของสนามไฟฟ้ารอบประจุทดสอบโดยใช้ กฎหมายจี้, ในกรณีนี้:

ฟิลด์เช่นนี้เรียกว่าคูลอมบ์

ปริมาณทางกายภาพที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือศักยภาพของสนามไฟฟ้า นี่ไม่ใช่ปริมาณเวกเตอร์ แต่เป็นปริมาณสเกลาร์มันเป็นสัดส่วนโดยตรงกับพลังงานที่ใช้กับประจุ:

สิ่งสำคัญ! ความแข็งแรงและลักษณะพลังงานของสนามไฟฟ้าคือความตึงและศักยภาพ นี่คือคุณสมบัติทางกายภาพหลัก

มันวัดเป็นโวลต์และมีค่าเท่ากับตัวเลขของงานของ EP ในการเคลื่อนย้ายประจุจากจุดหนึ่งไปยังอินฟินิตี้

คุณสามารถเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับความแรงของสนามไฟฟ้าจากวิดีโอสอน:

มุมมองฟิลด์

มีฟิลด์พื้นฐานหลายประเภทขึ้นอยู่กับว่ามันอยู่ที่ไหน ลองพิจารณาตัวอย่างของฟิลด์ที่เกิดขึ้นในสถานการณ์ต่างๆ

1. หากค่าใช้จ่ายคงที่นี่เป็นสนามคงที่
2. ถ้าประจุเคลื่อนที่ไปตามตัวนำ - แม่เหล็ก (เพื่อไม่ให้สับสนกับลำอิเล็กตรอน)
3. สนามที่หยุดนิ่งเกิดขึ้นรอบตัวนำที่มีกระแสคงที่
4. ในคลื่นวิทยุสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กจะถูกปล่อยออกมาซึ่งตั้งอยู่ในอวกาศในแนวตั้งฉากซึ่งกันและกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในสนามแม่เหล็กทำให้เกิดลักษณะของแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีเส้นสนามปิด

การตรวจจับสนามไฟฟ้า

เราพยายามที่จะบอกคุณทั้งหมดคำจำกัดความที่สำคัญและเงื่อนไขสำหรับการมีอยู่ของสนามไฟฟ้าในภาษาง่าย ลองหาวิธีค้นหา การตรวจจับแม่เหล็กเป็นเรื่องง่าย - พร้อมเข็มทิศ

เราสามารถตรวจจับสนามไฟฟ้าในชีวิตประจำวันได้ เราทุกคนรู้ว่าถ้าคุณถูไม้บรรทัดพลาสติกบนผมของคุณแล้วกระดาษชิ้นเล็ก ๆ จะเริ่มดึงดูด นี่คือผลกระทบของสนามไฟฟ้า เมื่อคุณถอดเสื้อขนสัตว์ของคุณออกคุณจะได้ยินเสียงแตกและเห็นประกายไฟ -

อีกวิธีในการตรวจสอบ EP คือการวางประจุทดสอบไว้ ฟิลด์ปัจจุบันจะปฏิเสธ สิ่งนี้ถูกใช้ในจอภาพ CRT และดังนั้นท่อรังสีของออสซิลโลสโคปเราจะพูดถึงเรื่องนี้ในภายหลัง

การปฏิบัติ

เราได้กล่าวแล้วว่าในชีวิตประจำวันมีสนามไฟฟ้าปรากฎตัวเมื่อคุณถอดผ้าขนสัตว์หรือผ้าใยสังเคราะห์ออกจากตัวคุณและประกายไฟจะพุ่งเข้าหาเส้นผมและเส้นผมของคุณเมื่อคุณถูไม้บรรทัดพลาสติกแล้ววาดมันลงบนกระดาษชิ้นเล็ก ๆ แต่นี่ไม่ใช่ตัวอย่างทางเทคนิคปกติ

ในตัวนำตัวนำ EP ที่เล็กที่สุดทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของตัวพาประจุและการกระจายตัว ใน dielectrics เนื่องจากช่องว่างแถบในสารเหล่านี้มีขนาดใหญ่ลำแสงอิเล็กตรอนจะทำให้เกิดการเคลื่อนที่ของตัวพาประจุได้เฉพาะในกรณีที่ไดอิเล็กทริกแตกหัก ในเซมิคอนดักเตอร์การกระทำอยู่ระหว่างอิเล็กทริกและตัวนำ แต่จำเป็นต้องเอาชนะช่องว่างขนาดเล็กโดยการถ่ายโอนพลังงานในระดับ 0.3 ... 0.7 eV (สำหรับเจอร์เมเนียมและซิลิคอน)

จากสิ่งที่อยู่ในบ้านทุกหลังเหล่านี้เป็นเครื่องใช้ในครัวเรือนอิเล็กทรอนิกส์รวมถึงแหล่งจ่ายไฟ พวกเขามีส่วนสำคัญที่ใช้งานได้เนื่องจากสนามไฟฟ้า - นี่คือตัวเก็บประจุ ในนั้นประจุจะถูกยึดไว้บนแผ่นแยกด้วยอิเล็กทริกเนื่องจากการทำงานของสนามไฟฟ้า ในภาพด้านล่างคุณจะเห็นภาพประจุบนแผ่นประจุ

การใช้งานอื่น ๆ ในงานวิศวกรรมไฟฟ้าคือทรานซิสเตอร์ภาคสนามหรือทรานซิสเตอร์ MOS ในชื่อของพวกเขาหลักการของการกระทำถูกกล่าวถึงแล้ว ในพวกเขาหลักการทำงานขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนแปลงการนำไฟฟ้าของ STOK-ISTOK ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าขวางบนเซมิคอนดักเตอร์และใน MIS (MOS, MOSFET - สิ่งเดียวกัน) ประตูถูกแยกออกอย่างสมบูรณ์โดยชั้นอิเล็กทริก (ออกไซด์) จากช่องตัวนำ - แหล่งที่มาเป็นไปไม่ได้ตามคำจำกัดความ

แอปพลิเคชั่นอื่นที่ได้ออกไปแล้วในชีวิตประจำวัน แต่ยังคง“ ใช้ชีวิต” ในเทคโนโลยีอุตสาหกรรมและห้องปฏิบัติการ - หลอดแคโทดเรย์ (CRT หรือหลอดภาพที่เรียกว่า) ที่หนึ่งในตัวเลือกสำหรับอุปกรณ์ที่จะย้ายลำแสงผ่านหน้าจอเป็นระบบการโก่งไฟฟ้าสถิต

กล่าวง่ายๆคือปืนที่ปล่อยอิเล็กตรอน มีระบบที่เบี่ยงเบนอิเล็กตรอนนี้ไปยังจุดที่ต้องการบนหน้าจอเพื่อให้ได้ภาพที่ต้องการ แรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับแผ่นเปลือกโลกและอิเลกตรอนที่ปล่อยออกมาจะได้รับผลกระทบจากแรงของประจุไฟฟ้าตามลำดับโดยสนามไฟฟ้า ทุกอย่างที่อธิบายเกิดขึ้นในสุญญากาศ จากนั้นนำแรงดันสูงไปใช้กับเพลตและติดตั้งหม้อแปลงแนวนอนและฟลายแบ็คคอนเวอร์เตอร์เพื่อสร้าง

วิดีโอด้านล่างอธิบายสั้น ๆ อย่างชัดเจนว่าสนามไฟฟ้าคืออะไรและมีคุณสมบัติใดของสสารชนิดพิเศษนี้:

วัสดุที่เกี่ยวข้อง:

• การสูญเสียอิเล็กทริกคืออะไร?
• ความต้านทานตัวนำเมื่อเทียบกับอุณหภูมิ
• กฎของโอห์มเป็นคำพูดที่เรียบง่าย
• หนังสือสำหรับช่างไฟฟ้า