Proprietățile și caracteristicile câmpului electric sunt studiate de aproape toți specialiștii tehnici. Dar un curs universitar este adesea scris într-un limbaj complex și de neînțeles. Prin urmare, în cadrul articolului, caracteristicile câmpurilor electrice vor fi descrise într-un mod accesibil, astfel încât fiecare persoană să le poată înțelege. În plus, vom acorda o atenție deosebită conceptelor interdependente (suprapoziție) și posibilităților de dezvoltare a acestei domenii a fizicii.
Informații generale
Conform conceptelor moderne, sarcinile electrice nu interacționează direct între ele. Din aceasta reiese o caracteristică interesantă. Deci, fiecare corp încărcat are propriul său câmp electric în spațiul înconjurător. Afectează alte entități. Caracteristicile câmpurilor electrice ne interesează deoarece arată efectul câmpului asupra sarcinilor electrice și forța cu care este efectuat. Ce concluzie se poate trage din asta? Corpurile încărcate nu au un efect reciproc direct. Pentru aceasta se folosesc câmpuri electrice. Cum pot fi ele explorate? Pentru a face acest lucru, puteți utiliza o încărcare de testare - un fascicul mic de particule, care nu esteva avea un impact semnificativ asupra structurii existente. Deci care sunt caracteristicile câmpului electric? Sunt trei dintre ele: tensiune, tensiune și potențial. Fiecare dintre ele are propriile caracteristici și sfere de influență asupra particulelor.
Câmp electric: ce este?
Dar înainte de a trece la subiectul principal al articolului, trebuie să aveți o anumită cantitate de cunoștințe. Dacă sunt, atunci această parte poate fi omisă în siguranță. În primul rând, să luăm în considerare întrebarea motivului existenței unui câmp electric. Pentru ca acesta să fie, este nevoie de o taxă. Mai mult, proprietățile spațiului în care se află corpul încărcat trebuie să difere de cele în care acesta nu există. Există o astfel de caracteristică aici: dacă o încărcare este plasată într-un anumit sistem de coordonate, atunci modificările nu vor avea loc instantaneu, ci doar la o anumită viteză. Ele se vor răspândi, asemenea valurilor, prin spațiu. Aceasta va fi însoțită de apariția unor forțe mecanice care acționează asupra altor purtători din acest sistem de coordonate. Și aici ajungem la principalul lucru! Forțele emergente nu sunt rezultatul influenței directe, ci al interacțiunii printr-un mediu care s-a schimbat calitativ. Spațiul în care apar astfel de modificări se numește câmp electric.
Funcții
O sarcină situată într-un câmp electric se mișcă în direcția forței care acționează asupra acesteia. Este posibil să obțineți o stare de odihnă? Da, este destul de real. Dar pentru aceasta, puterea câmpului electric trebuie echilibrată de unii altă influență. De îndată ce apare dezechilibrul, încărcarea începe să se miște din nou. Direcția în acest caz va depinde de forța mai mare. Deși dacă sunt multe, rezultatul final va fi ceva echilibrat și universal. Pentru a vă imagina mai bine cu ce trebuie să lucrați, sunt descrise linii de forță. Direcțiile lor corespund forțelor care acționează. Trebuie remarcat faptul că liniile de forță au atât un început, cât și un sfârșit. Cu alte cuvinte, ei nu se închid pe ei înșiși. Ele încep pe corpuri încărcate pozitiv și se termină pe cele negative. Nu este tot, mai detaliat despre liniile de forță, fundalul lor teoretic și implementarea practică, vom vorbi puțin mai departe în text și le vom considera împreună cu legea lui Coulomb.
Intensitatea câmpului electric
Această caracteristică este utilizată pentru a cuantifica câmpul electric. Acest lucru este destul de greu de înțeles. Această caracteristică a câmpului electric (tăria) este o mărime fizică egală cu raportul dintre forța de acțiune asupra unei sarcini de test pozitive, care este situată într-un anumit punct din spațiu, și valoarea acesteia. Există un aspect special aici. Această mărime fizică este un vector. Direcția sa coincide cu direcția forței care acționează asupra sarcinii pozitive de testare. De asemenea, ar trebui să răspundeți la o întrebare foarte frecventă și să rețineți că puterea caracteristică a câmpului electric este tocmai intensitatea. Și ce se întâmplă cu subiectele imobile și neschimbabile? Câmpul lor electric este considerat electrostatic. Când lucrați cu o încărcare punctuală șiinteresul pentru studiul tensiunii este asigurat de liniile de forță și legea lui Coulomb. Ce funcții există aici?
Legea lui Coulomb și liniile de forță
Forța caracteristică câmpului electric în acest caz funcționează numai pentru o sarcină punctiformă, care este situată la o distanță de o anumită rază de aceasta. Și dacă luăm această valoare modulo, atunci vom avea un câmp Coulomb. În ea, direcția vectorului depinde direct de semnul sarcinii. Deci, dacă este pozitiv, atunci câmpul se va „deplasa” de-a lungul razei. În situația opusă, vectorul va fi direcționat direct către sarcina în sine. Pentru o înțelegere vizuală a ceea ce se întâmplă și cum, puteți găsi și vă familiarizați cu desenele care arată liniile de forță. Principalele caracteristici ale câmpului electric din manuale, deși destul de dificil de explicat, dar desenele, ar trebui să li se acorde cuvenția, sunt de în altă calitate. Adevărat, ar trebui să rețineți o astfel de caracteristică a cărților: atunci când construiți desene de linii de forță, densitatea lor este proporțională cu modulul vectorului de tensiune. Acesta este un mic indiciu care poate fi de mare ajutor la controlul cunoștințelor sau la examen.
Potențial
Încărcătura se mișcă întotdeauna când nu există echilibru de forțe. Aceasta ne spune că în acest caz câmpul electric are energie potențială. Cu alte cuvinte, poate lucra. Să ne uităm la un mic exemplu. Un câmp electric a mutat o sarcină dintr-un punctȘi în B. Ca urmare, are loc o scădere a energiei potențiale a câmpului. Se întâmplă pentru că munca a fost făcută. Această putere caracteristică a câmpului electric nu se va modifica dacă mișcarea a fost efectuată sub influență exterioară. În acest caz, energia potențială nu va scădea, ci va crește. Mai mult, această caracteristică fizică a câmpului electric se va modifica direct proporțional cu forța externă aplicată, care a mutat sarcina în câmpul electric. Trebuie menționat că în acest caz toată munca depusă va fi cheltuită pentru creșterea energiei potențiale. Pentru a înțelege subiectul, să luăm următorul exemplu. Deci avem o sarcină pozitivă. Este situat în afara câmpului electric care este luat în considerare. Din acest motiv, impactul este atât de mic încât poate fi ignorat. Apare o forță externă, care introduce o sarcină în câmpul electric. Ea face munca necesară pentru a se muta. În acest caz, forțele câmpului sunt depășite. Astfel, apare un potențial de acțiune, dar deja în câmpul electric însuși. Trebuie remarcat faptul că acesta poate fi un indicator eterogen. Deci, energia care se referă la fiecare unitate specifică de sarcină pozitivă se numește potențialul câmpului în acel punct. Este numeric egal cu munca care a fost făcută de o forță externă pentru a muta subiectul într-un loc dat. Potențialul câmpului este măsurat în volți.
Tensiune
În orice câmp electric, puteți observa cum sarcinile pozitive „migrează” din punctele cu potențial ridicat la cele care au valori scăzute ale acestui parametru. Negativele urmează această cale în direcția opusă. Dar în ambele cazuri acest lucru se întâmplă numai datorită prezenței energiei potențiale. Tensiunea se calculează din ea. Pentru a face acest lucru, este necesar să se cunoască valoarea cu care energia potențială a câmpului a devenit mai mică. Tensiunea este numeric egală cu munca care a fost efectuată pentru a transfera o sarcină pozitivă între două puncte specifice. Din aceasta se vede o corespondență interesantă. Deci, tensiunea și diferența de potențial în acest caz sunt aceeași entitate fizică.
Suprapunerea câmpurilor electrice
Deci, am luat în considerare principalele caracteristici ale câmpului electric. Dar pentru a înțelege mai bine subiectul, ne propunem să luăm în considerare suplimentar o serie de parametri care pot fi importanți. Și vom începe cu o suprapunere a câmpurilor electrice. Anterior, am luat în considerare situațiile în care a existat o singură taxă specifică. Dar sunt foarte mulți pe câmp! Prin urmare, având în vedere o situație apropiată de realitate, să ne imaginăm că avem mai multe acuzații. Apoi se dovedește că forțele care respectă regula adunării vectoriale vor acționa asupra subiectului de încercare. De asemenea, principiul suprapunerii spune că o mișcare complexă poate fi împărțită în două sau mai multe simple. Este imposibil să se dezvolte un model de mișcare realist fără a lua în considerare suprapunerea. Cu alte cuvinte, particula pe care o luăm în considerare în condițiile existente este afectată de diferite sarcini, fiecare dintre ele având propriile sarcini.câmp electric.
Folosiți
De remarcat că acum posibilitățile câmpului electric nu sunt folosite la maximum. Chiar și, mai corect ar fi să spunem, potențialul său este cu greu folosit de noi. Candelabru lui Chizhevsky poate fi citat ca o implementare practică a posibilităților câmpului electric. Mai devreme, la mijlocul secolului trecut, omenirea a început să exploreze spațiul. Dar oamenii de știință au avut multe întrebări nerezolvate. Unul dintre ele este aerul și componentele sale dăunătoare. Omul de știință sovietic Chizhevsky, care în același timp era interesat de caracteristica energetică a câmpului electric, a preluat soluția acestei probleme. Și trebuie menționat că a avut o dezvoltare foarte bună. Acest dispozitiv s-a bazat pe tehnica de a crea fluxuri de aer aeroionic din cauza descărcărilor mici. Dar, în cadrul articolului, ne interesează nu atât dispozitivul în sine, cât și principiul funcționării acestuia. Faptul este că pentru funcționarea lustrei Chizhevsky nu a fost folosită o sursă de energie staționară, ci un câmp electric! Pentru concentrarea energiei s-au folosit condensatori speciali. Caracteristica energetică a câmpului electric al mediului a influențat semnificativ succesul dispozitivului. Adică, acest dispozitiv a fost dezvoltat special pentru nave spațiale, care sunt literalmente pline de electronice. A fost alimentat de rezultatele activităților altor dispozitive conectate la surse constante de energie. De menționat că direcția nu a fost abandonată, iar posibilitatea preluării energiei din câmpul electric este investigată acum. Adevăr,Trebuie remarcat faptul că încă nu s-au realizat progrese semnificative. De asemenea, este necesar să remarcăm amploarea relativ mică a cercetărilor în curs și faptul că majoritatea acestora sunt realizate de inventatori voluntari.
Care sunt caracteristicile câmpurilor electrice afectate de?
De ce să le studiezi? După cum am menționat mai devreme, caracteristicile unui câmp electric sunt puterea, tensiunea și potențialul. În viața unei persoane obișnuite, acești parametri nu se pot lăuda cu o influență semnificativă. Dar când apar întrebări că ar trebui făcut ceva mare și complex, atunci a nu le lua în considerare este un lux. Cert este că un număr excesiv de câmpuri electronice (sau puterea excesivă a acestora) duce la interferențe în transmiterea semnalelor de către echipamente. Acest lucru duce la denaturarea informațiilor transmise. Trebuie menționat că aceasta nu este singura problemă de acest tip. Pe lângă zgomotul alb al tehnologiei, câmpurile electronice excesiv de puternice pot afecta negativ funcționarea corpului uman. Trebuie remarcat faptul că o mică ionizare a încăperii este încă considerată o binecuvântare, deoarece contribuie la depunerea de praf pe suprafețele unei locuințe umane. Dar dacă ne uităm la câte echipamente de tot felul (frigidere, televizoare, boilere, telefoane, sisteme de alimentare și așa mai departe) sunt în casele noastre, putem concluziona că, din păcate, acest lucru nu este bun pentru sănătatea noastră. Trebuie remarcat faptul că caracteristicile scăzute ale câmpurilor electrice aproape că nu ne dăunează, deoarece pânăOmenirea a fost mult timp obișnuită cu radiațiile cosmice. Dar despre electronică este greu de spus. Desigur, nu va fi posibil să refuzați toate acestea, dar este posibil să minimizați cu succes impactul negativ al câmpurilor electrice asupra corpului uman. Pentru aceasta, apropo, este suficient să se aplice principiile de utilizare eficientă energetic a tehnologiei, care prevăd minimizarea timpului de funcționare a mecanismelor.
Concluzie
Am examinat ce mărime fizică este o caracteristică a câmpului electric, unde se folosește, care este potențialul dezvoltărilor și aplicarea lor în viața de zi cu zi. Dar totuși aș dori să adaug câteva cuvinte finale despre subiect. Trebuie remarcat faptul că un număr destul de mare de oameni au fost interesați de ele. Una dintre cele mai vizibile urme din istorie a fost lăsată de celebrul inventator sârb Nikola Tesla. În aceasta, a reușit să obțină un succes considerabil în ceea ce privește implementarea planurilor sale, dar, din păcate, nu și în ceea ce privește eficiența energetică. Prin urmare, dacă există dorința de a lucra în această direcție, există o mulțime de oportunități nedescoperite.
