Svojstva i karakteristike električnog polja proučavaju gotovo svi tehnički stručnjaci. No, sveučilišni kolegij često je napisan složenim i nerazumljivim jezikom. Stoga će u okviru članka karakteristike električnih polja biti opisane na pristupačan način kako bi ih svaka osoba mogla razumjeti. Osim toga, posebnu pažnju posvetit ćemo međusobno povezanim konceptima (superpoziciji) i mogućnostima razvoja ovog područja fizike.
Opće informacije
Prema modernim konceptima, električni naboji ne stupaju u izravnu interakciju jedan s drugim. Iz ovoga proizlazi zanimljiva karakteristika. Dakle, svako nabijeno tijelo ima svoje električno polje u okolnom prostoru. Utječe na druge entitete. Zanimljive su karakteristike električnih polja jer pokazuju utjecaj polja na električne naboje i silu kojom se ono provodi. Kakav zaključak se može izvući iz ovoga? Nabijena tijela nemaju međusobno izravno djelovanje. Za to se koriste električna polja. Kako se mogu istražiti? Da biste to učinili, možete koristiti ispitni naboj - snop čestica male točke, što nijeimat će značajan utjecaj na postojeću strukturu. Koje su dakle karakteristike električnog polja? Tri su od njih: napetost, napetost i potencijal. Svaki od njih ima svoje karakteristike i sfere utjecaja na čestice.
Električno polje: što je to?
Ali prije nego što prijeđete na glavnu temu članka, morate imati određenu količinu znanja. Ako jesu, onda se ovaj dio može sigurno preskočiti. Prvo, razmotrimo pitanje razloga postojanja električnog polja. Da bi to bilo potrebno je naplatiti. Štoviše, svojstva prostora u kojem se nalazi nabijeno tijelo moraju se razlikovati od onih u kojima ono ne postoji. Ovdje postoji takva značajka: ako se naboj stavi u određeni koordinatni sustav, promjene se neće dogoditi odmah, već samo određenom brzinom. Oni će se poput valova širiti svemirom. To će biti popraćeno pojavom mehaničkih sila koje djeluju na druge nosače u ovom koordinatnom sustavu. I tu dolazimo do glavne stvari! Snage koje se pojavljuju nisu rezultat izravnog utjecaja, već interakcije kroz okruženje koje se kvalitativno promijenilo. Prostor u kojem se takve promjene događaju naziva se električno polje.
Značajke
Naboj koji se nalazi u električnom polju kreće se u smjeru sile koja na njega djeluje. Je li moguće postići stanje mirovanja? Da, sasvim je stvarno. Ali za to neki moraju uravnotežiti snagu električnog poljadrugi utjecaj. Čim dođe do neravnoteže, naboj se ponovno kreće. Smjer u ovom slučaju ovisit će o većoj sili. Iako ako ih ima puno, krajnji rezultat bit će nešto uravnoteženo i univerzalno. Da biste bolje zamislili s čime morate raditi, prikazane su linije sile. Njihovi smjerovi odgovaraju silama koje djeluju. Treba napomenuti da linije sile imaju i početak i kraj. Drugim riječima, ne zatvaraju se u sebe. Počinju na pozitivno nabijenim tijelima, a završavaju na negativnim. To nije sve, detaljnije o linijama sile, njihovoj teoretskoj pozadini i praktičnoj provedbi, govorit ćemo malo dalje u tekstu i razmatrati ih zajedno s Coulombovim zakonom.
Jačina električnog polja
Ova karakteristika se koristi za kvantificiranje električnog polja. Ovo je prilično teško razumjeti. Ova karakteristika električnog polja (jačina) fizikalna je veličina jednaka omjeru sile djelovanja na pozitivni ispitni naboj, koji se nalazi u određenoj točki prostora, prema njegovoj vrijednosti. Ovdje postoji jedan poseban aspekt. Ova fizička veličina je vektor. Njegov smjer podudara se sa smjerom sile koja djeluje na pozitivni ispitni naboj. Također biste trebali odgovoriti na jedno vrlo često pitanje i napomenuti da je karakteristika jakosti električnog polja upravo intenzitet. A što se događa s nepokretnim i nepromjenjivim subjektima? Njihovo električno polje smatra se elektrostatičkim. Pri radu s točkastim nabojem iinteres za proučavanje napetosti pružaju linije sile i Coulombov zakon. Koje značajke ovdje postoje?
Coulombov zakon i linije sile
Sila karakteristična za električno polje u ovom slučaju djeluje samo za točkasti naboj, koji se nalazi na udaljenosti određenog radijusa od njega. A ako uzmemo ovu vrijednost po modulu, tada ćemo imati Coulomb polje. U njemu smjer vektora izravno ovisi o predznaku naboja. Dakle, ako je pozitivan, tada će se polje "kretati" duž radijusa. U suprotnoj situaciji, vektor će biti usmjeren izravno na sam naboj. Za vizualno razumijevanje što se i kako događa, možete pronaći i upoznati se s crtežima koji prikazuju linije sile. Glavne karakteristike električnog polja u udžbenicima, iako je prilično teško objasniti, ali crteži, treba im odati priznanje, kvalitetni su. Istina, treba imati na umu takvu značajku knjiga: kada se konstruiraju crteži linija sila, njihova je gustoća proporcionalna modulu vektora napetosti. Ovo je mali savjet koji može biti od velike pomoći u kontroli znanja ili ispitu.
Potencijal
Naboj se uvijek pomiče kada nema ravnoteže sila. To nam govori da u ovom slučaju električno polje ima potencijalnu energiju. Drugim riječima, može obaviti neki posao. Pogledajmo mali primjer. Električno polje je pomaknulo naboj iz točkeI u B. Kao rezultat toga dolazi do smanjenja potencijalne energije polja. To se događa jer je posao obavljen. Ova karakteristika snage električnog polja neće se promijeniti ako je kretanje napravljeno pod vanjskim utjecajem. U tom slučaju potencijalna energija se neće smanjiti, već povećati. Štoviše, ova fizička karakteristika električnog polja promijenit će se izravno proporcionalno primijenjenoj vanjskoj sili, koja je pomaknula naboj u električnom polju. Treba napomenuti da će u ovom slučaju sav obavljeni rad biti utrošen na povećanje potencijalne energije. Da bismo razumjeli temu, uzmimo sljedeći primjer. Dakle, imamo pozitivan naboj. Nalazi se izvan električnog polja koje se razmatra. Zbog toga je utjecaj toliko mali da se može zanemariti. Nastaje vanjska sila, koja unosi naboj u električno polje. Ona obavlja posao neophodan za kretanje. U tom se slučaju svladavaju sile polja. Tako nastaje akcijski potencijal, ali već u samom električnom polju. Treba napomenuti da ovo može biti heterogen pokazatelj. Dakle, energija koja se odnosi na svaku specifičnu jedinicu pozitivnog naboja naziva se potencijalom polja u toj točki. Brojčano je jednak radu koji je izvršila vanjska sila da pomakne subjekt na određeno mjesto. Potencijal polja se mjeri u voltima.
Napon
U bilo kojem električnom polju možete promatrati kako pozitivni naboji "migriraju" iz točaka s visokim potencijalom do onih koje imaju niske vrijednosti ovog parametra. Negativi slijede ovaj put u suprotnom smjeru. Ali u oba slučaja to se događa samo zbog prisutnosti potencijalne energije. Iz njega se izračunava napon. Za to je potrebno znati vrijednost za koju je potencijalna energija polja postala manja. Napon je brojčano jednak radu koji je izvršen za prijenos pozitivnog naboja između dvije određene točke. Iz ovoga se može vidjeti zanimljiva prepiska. Dakle, razlika napona i potencijala u ovom slučaju su isti fizički entitet.
Superpozicija električnih polja
Dakle, razmotrili smo glavne karakteristike električnog polja. Ali kako bismo bolje razumjeli temu, predlažemo da dodatno razmotrimo niz parametara koji bi mogli biti važni. I počet ćemo sa superpozicijom električnih polja. Prije smo razmatrali situacije u kojima je postojala samo jedna specifična naplata. Ali ima ih puno na poljima! Stoga, s obzirom na situaciju blisku stvarnosti, zamislimo da imamo nekoliko optužbi. Tada se ispostavlja da će sile koje poštuju pravilo vektorskog zbrajanja djelovati na ispitanog subjekta. Također, princip superpozicije kaže da se složeni pokret može podijeliti na dva ili više jednostavnih. Nemoguće je razviti realističan model kretanja bez uzimanja u obzir superpozicije. Drugim riječima, čestica koju razmatramo u postojećim uvjetima pod utjecajem je raznih naboja, od kojih svaki ima svojeelektrično polje.
Koristite
Treba napomenuti da se sada mogućnosti električnog polja ne koriste u potpunosti. Čak, ispravnije bi bilo reći, njegov potencijal mi jedva koristimo. Chizhevskyjev luster može se navesti kao praktična provedba mogućnosti električnog polja. Ranije, sredinom prošlog stoljeća, čovječanstvo je počelo istraživati svemir. Ali znanstvenici su imali mnogo neriješenih pitanja. Jedan od njih je zrak i njegove štetne komponente. Sovjetski znanstvenik Chizhevsky, koji se u isto vrijeme zanimao za energetsku karakteristiku električnog polja, preuzeo je rješenje ovog problema. I treba napomenuti da je dobio jako dobar razvoj. Ovaj se uređaj temeljio na tehnici stvaranja aeroionskih strujanja zraka zbog malih pražnjenja. Ali u okviru članka, zanima nas ne toliko sam uređaj, koliko princip njegovog rada. Činjenica je da za funkcioniranje lustera Chizhevsky nije korišten stacionarni izvor energije, već električno polje! Za koncentriranje energije korišteni su posebni kondenzatori. Energetska karakteristika električnog polja okoline značajno je utjecala na uspjeh uređaja. Odnosno, ovaj uređaj je razvijen posebno za svemirske letjelice, koje su doslovno pretrpane elektronikom. Napajali su ga rezultati djelovanja drugih uređaja priključenih na konstantne izvore napajanja. Valja napomenuti da smjer nije napušten, a sada se istražuje mogućnost uzimanja energije iz električnog polja. Istina,Treba napomenuti da značajniji napredak još nije postignut. Također je potrebno napomenuti relativno mali obim istraživanja koja su u tijeku, te činjenicu da većinu njih provode dobrovoljni izumitelji.
Koje su karakteristike električnih polja pod utjecajem?
Zašto ih proučavati? Kao što je ranije spomenuto, karakteristike električnog polja su jakost, napon i potencijal. U životu obične obične osobe ovi se parametri ne mogu pohvaliti značajnim utjecajem. Ali kada se jave pitanja da treba napraviti nešto veliko i složeno, onda je luksuz ne uzeti u obzir. Činjenica je da prevelik broj elektroničkih polja (ili njihova pretjerana snaga) dovodi do smetnji u prijenosu signala opremom. To dovodi do izobličenja prenesenih informacija. Treba napomenuti da ovo nije jedini problem ovog tipa. Osim bijelog šuma tehnologije, pretjerano jaka elektronska polja mogu negativno utjecati i na funkcioniranje ljudskog tijela. Valja napomenuti da se mala ionizacija prostorije još uvijek smatra blagoslovom, jer doprinosi taloženju prašine na površinama ljudskog stana. Ali ako pogledate koliko sve vrste opreme (hladnjaci, televizori, bojleri, telefoni, elektroenergetski sustavi i tako dalje) ima u našim domovima, možemo zaključiti da to, nažalost, nije dobro za naše zdravlje. Valja napomenuti da nam niske karakteristike električnih polja gotovo ne štete, budući da doČovječanstvo je odavno naviklo na kozmičko zračenje. Ali o elektronici je teško reći. Naravno, sve to neće biti moguće odbiti, ali je moguće uspješno minimizirati negativan utjecaj električnih polja na ljudsko tijelo. Za to je, inače, dovoljno primijeniti principe energetski učinkovitog korištenja tehnologije, koji predviđaju minimiziranje vremena rada mehanizama.
Zaključak
Ispitivali smo koja je fizička veličina karakteristika električnog polja, gdje se što koristi, koji je potencijal razvoja i njihova primjena u svakodnevnom životu. Ali ipak bih želio dodati nekoliko završnih riječi o temi. Valja napomenuti da je za njih bio zainteresiran prilično velik broj ljudi. Jedan od najvidljivijih tragova u povijesti ostavio je poznati srpski izumitelj Nikola Tesla. U tome je uspio postići znatan uspjeh u provedbi svojih planova, ali, nažalost, ne u smislu energetske učinkovitosti. Stoga, ako postoji želja za radom u tom smjeru, postoji mnogo neotkrivenih mogućnosti.
