Značilnosti električnega polja in njegovih osnovnih lastnosti

Električno polje je materija, ki zagotavlja medsebojno vplivanje električnih nabojev. Lahko se proizvede z električnim nabojom ali z različnim magnetnim tokom. V prvem primeru se imenuje elektrostatično, v drugem - vrtinec. Brez tega polja ne more biti električni tok, ampak vem, kako se pojavi, mora biti seznanjen s področja osnovnih značilnosti elektrcheskogo.

Narava pojava

Električnega polja ni mogoče videti z očmi: ga je mogoče zaznati s svojim delovanjem na napolnjenih telesih. Hkrati tovrsten vpliv ne zahteva neposrednega stika nosilcev potenciala, temveč ima naravo sile. Torej, elektrificirane dlake bodo potegnile na druge predmete.

Opazovanje električnih polj kaže, da delujejo na podoben način kot gravitacijske. Opiše ga zakon Coulomb, ki na splošno izgleda tako:

F = q1 q2 / 4 π ε ε₀ r²,

kjer q₁ in q₂ - količina napolnjenosti coulombih, ε - dielektrična konstanta medija, ε₀ - električni konstantno enaka 8,854 * 10⁻¹² F / m, r - razdalja med pristojbin v metrih, F - sila, s katero pristojbine povezana, pri Newtons.

Tako je dlje od centra, manj vpliv bo čutiti polje.

Polje je grafično prikazano v obliki vrstic sile. Njihova ureditev bo odvisna od geometrijskih značilnosti nosilca. Obstajata dve vrsti polj:

1. Homogeno, kadar so linije sile vzporedne med seboj. Idealno ohišje je neskončno vzporedno napolnjene plošče.
2. Nehomogeni, poseben primer katerega je polje okoli točke ali sferični naboj, se njegove sile razdaljo radialno od sredine, če je pozitivno, in proti sredini, če je negativno.

Linije sile električnega polja, ki jih povzroča električni naboj, niso zaprti. Zaprti so le v vrtinčastem polju, ki se oblikuje okoli spreminjajočega magnetnega pretoka.

To so osnovne lastnosti električnega polja. Da bi se seznanili s svojimi značilnostmi, je vredno razmisliti o najpreprostejši različici - elektrostatični, ki nastane s stalnimi in stacionarnimi polnjenji. Za udobje bodo toćki podobni, tako da njihovi konture ne bodo zapletli izraćunov. Preizkusna obremenitev, ki se bo pojavila tudi v prihodnosti, bo prav tako točna in neskončno manjša.

Glavne značilnosti

Lahko jih opišemo z uporabo matematičnih vzorcev, nekatere pa grafično izrazimo. Slednje so vektorje, to je smer. To je pomembno, saj je pri reševanju praktičnih problemov pogosto potrebno delovati ne z modulom magnitude, temveč z vektorsko projekcijo na kateri koli izbrani osi.

Glavni parametri polja so:

1. napetost;
2. potencial;
3. indukcija.

Polje moči

To je močna značilnost električnega polja. Velikost je vektor in karakterizira silo, s katero polje na določeni točki deluje na polnjenje. Matematično, to je izraženo takole:

Ē = F̄ / q.

Če tu zamenjamo formulo Coulombovega zakona, dobimo:

Ē = qω / 4 π ε εω r².

Tako je na vsaki točki polja njegova intenziteta drugačna in je odvisna od nabora, ki ga ustvarja, okoljskih pogojev in velikosti, ki je obratno sorazmerna kvadratu razdalje do točke.

Če je polje ustvarjeno z dvema polnjenjema, nastala napetost izračuna grafično - z dodajanjem vektorjev napetosti iz vsakega posameznega vira. Ta metoda je bila imenovana načelo superpozicije.

Potenciali in njihova razlika

Električno polje je sposobno delati. Če se poskusna pristojbina premakne v polje, potem delo, ki ga opravi e- polje, bo odvisno od začetne in končne razdalje od preskusnega naboja do središča e. polje. Primerjati je možno z moškim, ki bi skočil s strehe. Medtem ko je na višini desetega nadstropja, bo njegova potencialna energija:

W = -GMm / Rr.

Ali če upoštevamo sorazmernost Zemlje in človeka:

W = mgh.

Dokler oseba ne skoči, ima potencialno energijo. Ko se je končno pade, gravitacijsko polje deluje, je številčno enaka zgornji vrednosti. To ne upošteva horizontalnega gibanja - to delo je opravil sam pokojnik.

Električno polje deluje podobno. Preskusna napetost q1, ki je nameščena v njej, ima potencialno energijo:

W = q1 qω / 4 π ε ε₀ r.

Ko se premikate na drugo točko, ko je razdalja r drugačna, bo polje opravilo delo, ki je enako:

A = W1 - W2 = q1 qω / 4 π ε εω r1 - q1 qω / 4 π ε εω r2.

Če izberete parameter iz obeh elementov, ki se nanaša neposredno na polje, in ne na poskusni naboj, bo izgledal takole:

φ1 = qω / 4 π ε ε₀ r1- φ2 = q ° / 4 π ε ε₀ r2.

In to je φ in se na tem mestu imenuje poljski potencial. Na podlagi vseh zgoraj naštetih formul lahko to vrednost izrazimo takole:

φ1 = W1 / q1- φ2 = W2 / q1.

Tako bo delo, ki ga opravi polje, izraženo takole:

A = W1 - W2 = φ1 q1 - φ2 q1 = q1 (φ1 - φ2).

Izraz v oklepajih se imenuje potencialna razlika ali napetost. Pokaže, kakšno delo bo opravilo polje premikajočega preskusnega naboja.

A / q = (φ1 - φ2).

Enota te razsežnosti, J / Cl, se je imenovala Volt, v čast znanstvenika Alessandra Volta. Iz te enote merimo dimenzionalnost drugih količin v elektrostatiki in elektrodinamiki. Na primer, jakost polja se meri v V / m.

Električna indukcija

Ta količina označuje električno polje, kot pravijo, v čisti obliki. V resnici se ukvarjamo s področjem v različnih medijih z določeno dielektrično prepustnostjo. Kljub dejstvu, da je to za večino snovi tabelirana količina, je v več primerih nestabilna in njena odvisnost od parametrov medija (temperature, vlažnosti itd.) Ni linearna.

Ta pojav je značilen Rochellove soli, barijev titanat, litijevega niobatov in številne druge.

Električna indukcija se meri v Kl / m², njegova vrednost pa je izražena s formulo:

D = ε εω E.

To je tudi vektor količine čigar smer sovpada s smerjo napetosti.

Statično in vrtinčno polje

Kot je omenjeno na začetku članka, lahko pride do električnega polja okoli izmeničnega magnetnega polja. Celo ustvarja tok, ki ga je mogoče doseči na dva načina:

• spremembo v jakosti magnetnega polja, ki poteka skozi vodnika zanke na njem;
• spremeniti položaj samega dirigenta.

V tem primeru vodnik ni treba zapreti - tok v njem še vedno teče.

Za ponazoritev statično in razlike v vrtinec terenu lahko tabelo.

Ni mogoče reči, da prva in druga polja nimata nobene zveze. Ni tako. V resnici takšna pravilnost deluje: stacionarna polnitev ustvari elektrostatično polje, ki premika polnjenje v prevodniku - premični naboj ustvarja konstantno magnetno polje. Če se polnjenje premika s spremenljivo hitrostjo in smerjo, potem magnetno polje postane spremenljivo in ustvarja sekundarno električno enoto. Tako električno polje in njegove lastnosti vplivajo na pojav magnetnih in njegovih parametrov.