Свойствата и характеристиките на електрическото поле се изучават от почти всички технически специалисти. Но университетският курс често е написан на сложен и неразбираем език. Следователно в рамките на статията характеристиките на електрическите полета ще бъдат описани по достъпен начин, така че всеки човек да може да ги разбере. Освен това ще обърнем специално внимание на взаимосвързаните понятия (суперпозиция) и възможностите за развитие на тази област на физиката.
Обща информация
Според съвременните концепции електрическите заряди не взаимодействат директно един с друг. От това се очертава интересна особеност. И така, всяко заредено тяло има собствено електрическо поле в околното пространство. Засяга други субекти. Характеристиките на електрическите полета представляват интерес за нас, защото показват ефекта на полето върху електрическите заряди и силата, с която то се осъществява. Какъв извод може да се направи от това? Заредените тела нямат взаимен пряк ефект. За това се използват електрически полета. Как могат да бъдат изследвани? За да направите това, можете да използвате тестов заряд - малък точков лъч от частици, който не е такъвще има значително влияние върху съществуващата структура. И така, какви са характеристиките на електрическото поле? Има три от тях: напрежение, напрежение и потенциал. Всеки от тях има свои собствени характеристики и сфери на влияние върху частиците.
Електрическо поле: какво е това?
Но преди да преминете към основната тема на статията, трябва да имате известно количество знания. Ако са, тогава тази част може безопасно да бъде пропусната. Първо, нека разгледаме въпроса за причината за съществуването на електрическо поле. За да бъде, е необходима такса. Освен това свойствата на пространството, в което се намира зареденото тяло, трябва да се различават от тези, където то не съществува. Тук има такава функция: ако се постави заряд в определена координатна система, промените няма да настъпят незабавно, а само с определена скорост. Те ще се разпространяват като вълни в пространството. Това ще бъде придружено от появата на механични сили, които действат върху други носители в тази координатна система. И тук стигаме до основното! Възникващите сили не са резултат от пряко влияние, а от взаимодействие чрез среда, която се е променила качествено. Пространството, в което се случват такива промени, се нарича електрическо поле.
Функции
Заряд, разположен в електрическо поле, се движи в посоката на силата, която действа върху него. Възможно ли е да се постигне състояние на покой? Да, съвсем реално е. Но за това силата на електрическото поле трябва да бъде балансирана от някоидруго влияние. Веднага след като настъпи дисбалансът, зарядът започва да се движи отново. Посоката в този случай ще зависи от по-голямата сила. Въпреки че ако има много от тях, крайният резултат ще бъде нещо балансирано и универсално. За да си представите по-добре с какво трябва да работите, са изобразени линии на сила. Посоките им съответстват на действащите сили. Трябва да се отбележи, че силовите линии имат както начало, така и край. С други думи, те не се затварят в себе си. Те започват от положително заредени тела и завършват с отрицателни. Това не е всичко, по-подробно за силовите линии, тяхната теоретична основа и практическо прилагане, ще говорим малко по-нататък в текста и ще ги разгледаме заедно със закона на Кулон.
Сила на електрическо поле
Тази характеристика се използва за количествено определяне на електрическото поле. Това е доста трудно за разбиране. Тази характеристика на електрическото поле (сила) е физическа величина, равна на отношението на силата на действие върху положителен тестов заряд, който се намира в определена точка от пространството, към неговата стойност. Тук има един специален аспект. Това физическо количество е вектор. Посоката му съвпада с посоката на силата, която действа върху положителния тестов заряд. Трябва също да отговорите на един много често срещан въпрос и да отбележите, че силата, характерна за електрическото поле, е точно интензитетът. А какво се случва с неподвижните и неизменни субекти? Тяхното електрическо поле се счита за електростатично. При работа с точков заряд иинтересът към изследването на напрежението се осигурява от силовите линии и закона на Кулон. Какви функции съществуват тук?
Законът на Кулон и силовите линии
Силовата характеристика на електрическото поле в този случай работи само за точков заряд, който се намира на разстояние от определен радиус от него. И ако вземем тази стойност по модул, тогава ще имаме кулоново поле. В него посоката на вектора директно зависи от знака на заряда. Така че, ако е положително, тогава полето ще се "движи" по радиуса. В обратната ситуация векторът ще бъде насочен директно към самия заряд. За визуално разбиране на това какво се случва и как, можете да намерите и да се запознаете с чертежите, които показват линиите на сила. Основните характеристики на електрическото поле в учебниците, макар и доста трудни за обяснение, но чертежите, трябва да им се отдаде дължимото, те са с високо качество. Вярно е, че трябва да се отбележи такава особеност на книгите: когато се конструират чертежи на силови линии, тяхната плътност е пропорционална на модула на вектора на напрежение. Това е малък намек, който може да бъде от голяма помощ при контрола на знанията или изпита.
Потенциал
Зарядът винаги се движи, когато няма баланс на силите. Това ни казва, че в този случай електрическото поле има потенциална енергия. С други думи, може да свърши някаква работа. Нека разгледаме малък пример. Електрическо поле е преместило заряд от точкаИ в B. В резултат на това се наблюдава намаляване на потенциалната енергия на полето. Това се случва, защото работата е свършена. Тази мощностна характеристика на електрическото поле няма да се промени, ако движението е извършено под външно влияние. В този случай потенциалната енергия няма да намалее, а да се увеличи. Освен това тази физическа характеристика на електрическото поле ще се промени право пропорционално на приложената външна сила, която премести заряда в електрическото поле. Трябва да се отбележи, че в този случай цялата извършена работа ще бъде изразходвана за увеличаване на потенциалната енергия. За да разберем темата, нека вземем следния пример. Така че имаме положителен заряд. Намира се извън електрическото поле, което се разглежда. Поради това въздействието е толкова малко, че може да бъде пренебрегнато. Възниква външна сила, която въвежда заряд в електрическото поле. Тя върши необходимата работа, за да се движи. В този случай силите на полето се преодоляват. Така възниква потенциал на действие, но вече в самото електрическо поле. Трябва да се отбележи, че това може да е хетерогенен индикатор. Така че енергията, която се отнася до всяка конкретна единица положителен заряд, се нарича потенциал на полето в тази точка. Числено е равно на работата, извършена от външна сила, за да премести обекта на дадено място. Потенциалът на полето се измерва във волтове.
Напрежение
Във всяко електрическо поле можете да наблюдавате как положителните заряди "мигрират" от точки с висок потенциал към тези, които имат ниски стойности на този параметър. Негативите следват този път в обратната посока. Но и в двата случая това се случва само поради наличието на потенциална енергия. От него се изчислява напрежението. За да направите това, е необходимо да се знае стойността, с която потенциалната енергия на полето е станала по-малка. Напрежението е числено равно на работата, извършена за прехвърляне на положителен заряд между две конкретни точки. От това се вижда интересна кореспонденция. Така че разликата в напрежението и потенциала в този случай са една и съща физическа единица.
Суперпозиция на електрически полета
И така, разгледахме основните характеристики на електрическото поле. Но за да разберем по-добре темата, предлагаме допълнително да разгледаме редица параметри, които може да са важни. И ще започнем със суперпозиция на електрически полета. Преди това разглеждахме ситуации, в които имаше само едно конкретно зареждане. Но ги има много по нивите! Следователно, като имаме предвид ситуация, близка до реалността, нека си представим, че имаме няколко обвинения. Тогава се оказва, че сили, които се подчиняват на правилото за събиране на вектори, ще действат върху изпитвания обект. Също така, принципът на суперпозицията казва, че едно сложно движение може да бъде разделено на две или повече прости. Невъзможно е да се разработи реалистичен модел на движение без да се вземе предвид суперпозицията. С други думи, частицата, която разглеждаме при съществуващи условия, е засегната от различни заряди, всеки от които има свои собствениелектрическо поле.
Използвайте
Трябва да се отбележи, че сега възможностите на електрическото поле не се използват пълния им потенциал. Дори по-правилно би било да се каже, че потенциалът му почти не се използва от нас. Полилеят на Чижевски може да се посочи като практическа реализация на възможностите на електрическото поле. По-рано, в средата на миналия век, човечеството започна да изследва космоса. Но учените имаха много нерешени въпроси. Един от тях е въздухът и неговите вредни компоненти. Съветският учен Чижевски, който в същото време се интересува от енергийната характеристика на електрическото поле, се зае с решението на този проблем. И трябва да се отбележи, че той получи наистина добро развитие. Това устройство се основава на техниката за създаване на аеройонни въздушни потоци поради малки изпускания. Но в рамките на статията се интересуваме не толкова от самото устройство, колкото от принципа на неговата работа. Факт е, че за функционирането на полилея Чижевски не е използван стационарен източник на енергия, а електрическо поле! За концентриране на енергията са използвани специални кондензатори. Енергийната характеристика на електрическото поле на околната среда значително повлия на успеха на устройството. Тоест това устройство е разработено специално за космически кораби, които буквално са натъпкани с електроника. Захранваше се от резултатите от дейността на други устройства, свързани към постоянни източници на захранване. Трябва да се отбележи, че посоката не е изоставена и сега се проучва възможността за вземане на енергия от електрическото поле. Истина,Трябва да се отбележи, че все още не е постигнат значителен напредък. Необходимо е също така да се отбележи сравнително малкият мащаб на текущите изследвания и факта, че повечето от тях се извършват от изобретатели доброволци.
Какви са характеристиките на електрическите полета, повлияни от?
Защо да ги изучавате? Както бе споменато по-рано, характеристиките на електрическото поле са сила, напрежение и потенциал. В живота на обикновения човек тези параметри не могат да се похвалят със значително влияние. Но когато възникнат въпроси, че трябва да се направи нещо голямо и сложно, тогава да не ги вземем предвид е лукс. Факт е, че прекомерният брой електронни полета (или тяхната прекомерна сила) води до смущения при предаването на сигнали от оборудването. Това води до изкривяване на предаваната информация. Трябва да се отбележи, че това не е единственият проблем от този тип. В допълнение към белия шум на технологиите, прекомерно силните електронни полета също могат да повлияят негативно на функционирането на човешкото тяло. Трябва да се отбележи, че малка йонизация на стаята все още се счита за благословия, тъй като допринася за отлагането на прах върху повърхностите на човешкото жилище. Но ако погледнете колко всякакъв вид оборудване (хладилници, телевизори, бойлери, телефони, енергийни системи и т.н.) има в домовете ни, можем да заключим, че, уви, това не е добре за нашето здраве. Трябва да се отбележи, че ниските характеристики на електрическите полета почти не ни вредят, тъй като доЧовечеството отдавна е свикнало с космическата радиация. Но е трудно да се каже за електрониката. Разбира се, няма да е възможно да се откаже всичко това, но е възможно успешно да се сведе до минимум отрицателното въздействие на електрическите полета върху човешкото тяло. За това, между другото, е достатъчно да се прилагат принципите на енергийно ефективно използване на технологиите, които предвиждат минимизиране на времето за работа на механизмите.
Заключение
Разгледахме каква физическа величина е характеристика на електрическото поле, къде какво се използва, какъв е потенциалът на разработките и тяхното приложение в ежедневието. Но все пак бих искал да добавя няколко последни думи по темата. Трябва да се отбележи, че доста голям брой хора се интересуваха от тях. Една от най-видимите следи в историята е оставена от известния сръбски изобретател Никола Тесла. В това той успя да постигне значителен успех по отношение на изпълнението на плановете си, но, уви, не по отношение на енергийната ефективност. Следователно, ако има желание да се работи в тази посока, има много неоткрити възможности.
