Lastnosti in značilnosti električnega polja preučujejo skoraj vsi tehnični strokovnjaki. Toda univerzitetni tečaj je pogosto napisan v zapletenem in nerazumljivem jeziku. Zato bodo v okviru članka značilnosti električnih polj opisane na dostopen način, da jih bo razumel vsak človek. Poleg tega bomo posebno pozornost namenili medsebojno povezanim konceptom (superpozicija) in možnostim razvoja tega področja fizike.
Splošne informacije
V skladu s sodobnimi koncepti električni naboji med seboj ne delujejo neposredno. Iz tega izhaja zanimiva lastnost. Torej ima vsako nabito telo svoje električno polje v okoliškem prostoru. Vpliva na druge subjekte. Značilnosti električnih polj nas zanimajo, ker kažejo vpliv polja na električne naboje in silo, s katero se izvaja. Kakšen zaključek je mogoče sklepati iz tega? Nabita telesa nimajo medsebojnega neposrednega učinka. Za to se uporabljajo električna polja. Kako jih je mogoče raziskati? Če želite to narediti, lahko uporabite testni naboj - majhen točkovni žarek delcev, ki pa nibo pomembno vplivala na obstoječo strukturo. Kakšne so torej značilnosti električnega polja? Obstajajo trije: napetost, napetost in potencial. Vsak od njih ima svoje značilnosti in področja vpliva na delce.
Električno polje: kaj je to?
Toda preden se premaknete na glavno temo članka, morate imeti določeno količino znanja. Če so, potem lahko ta del varno preskočite. Najprej razmislimo o vzroku za obstoj električnega polja. Da bi bil, je potreben naboj. Poleg tega se morajo lastnosti prostora, v katerem se nahaja nabito telo, razlikovati od tistih, kjer ga ni. Tukaj je takšna značilnost: če je naboj postavljen v določen koordinatni sistem, se spremembe ne bodo zgodile takoj, ampak le z določeno hitrostjo. Kot valovi se bodo širili po vesolju. To bo spremljalo pojav mehanskih sil, ki delujejo na druge nosilce v tem koordinatnem sistemu. In tu smo prišli do glavne stvari! Nastajajoče sile niso posledica neposrednega vpliva, temveč interakcije skozi okolje, ki se je kvalitativno spremenilo. Prostor, v katerem pride do takšnih sprememb, se imenuje električno polje.
Funkcije
Naboj, ki se nahaja v električnem polju, se premika v smeri sile, ki deluje nanj. Ali je mogoče doseči stanje počitka? Ja, čisto resnično je. Toda za to morajo nekateri uravnotežiti moč električnega poljadrug vpliv. Takoj, ko pride do neravnovesja, se naboj ponovno začne premikati. Smer bo v tem primeru odvisna od večje sile. Čeprav, če jih je veliko, bo končni rezultat nekaj uravnoteženega in univerzalnega. Da bi si bolje predstavljali, s čim morate delati, so upodobljene črte sile. Njihove smeri ustrezajo delujočim silam. Treba je opozoriti, da imajo črte sile tako začetek kot konec. Z drugimi besedami, ne zapirajo se vase. Začnejo se na pozitivno nabitih telesih in končajo na negativnih. To še ni vse, podrobneje o silah, njihovem teoretičnem ozadju in praktični izvedbi, bomo v besedilu govorili malo dlje in jih obravnavali skupaj s Coulombovim zakonom.
Moč električnega polja
Ta lastnost se uporablja za kvantificiranje električnega polja. To je precej težko razumeti. Ta lastnost električnega polja (moč) je fizična količina, ki je enaka razmerju sile delovanja na pozitivni testni naboj, ki se nahaja na določeni točki v prostoru, in njegovo vrednostjo. Tukaj je en poseben vidik. Ta fizikalna količina je vektor. Njegova smer sovpada s smerjo sile, ki deluje na pozitivni testni naboj. Odgovoriti morate tudi na eno zelo pogosto vprašanje in upoštevati, da je močna značilnost električnega polja ravno jakost. In kaj se zgodi z nepremičnimi in nespremenljivimi subjekti? Njihovo električno polje velja za elektrostatično. Pri delu s točkovnim polnjenjem inzanimanje za preučevanje napetosti zagotavljajo črte sile in Coulombov zakon. Katere funkcije obstajajo tukaj?
Coulombov zakon in črte sile
Sila, značilna za električno polje v tem primeru deluje samo za točkovni naboj, ki se nahaja na razdalji določenega polmera od njega. In če vzamemo to vrednost po modulu, bomo imeli Coulomb polje. V njem je smer vektorja neposredno odvisna od predznaka naboja. Torej, če je pozitiven, se bo polje "premikalo" vzdolž polmera. V nasprotni situaciji bo vektor usmerjen neposredno na sam naboj. Za vizualno razumevanje, kaj se dogaja in kako, lahko najdete in se seznanite z risbami, ki prikazujejo črte sile. Glavne značilnosti električnega polja v učbenikih, čeprav je precej težko razložiti, vendar risbe, ki jim je treba dati svoje, so visoke kakovosti. Res je, treba je opozoriti na takšno lastnost knjig: pri konstruiranju risb silnih črt je njihova gostota sorazmerna z modulom vektorja napetosti. To je majhen namig, ki je lahko v veliko pomoč pri preverjanju znanja ali izpitu.
Potencial
Naboj se vedno premika, ko ni ravnovesja sil. To nam pove, da ima v tem primeru električno polje potencialno energijo. Z drugimi besedami, lahko opravi nekaj dela. Poglejmo si majhen primer. Električno polje je premaknilo naboj iz točkeIn v B. Posledično pride do zmanjšanja potencialne energije polja. To se zgodi, ker je bilo delo opravljeno. Ta močnostna lastnost električnega polja se ne bo spremenila, če bi bilo gibanje izvedeno pod zunanjim vplivom. V tem primeru se potencialna energija ne bo zmanjšala, ampak povečala. Poleg tega se bo ta fizikalna lastnost električnega polja spremenila neposredno sorazmerno z uporabljeno zunanjo silo, ki je premaknila naboj v električnem polju. Treba je opozoriti, da bo v tem primeru vse opravljeno delo porabljeno za povečanje potencialne energije. Za razumevanje teme vzemimo naslednji primer. Torej imamo pozitiven naboj. Nahaja se zunaj električnega polja, ki ga obravnavamo. Zaradi tega je vpliv tako majhen, da ga je mogoče zanemariti. Pojavi se zunanja sila, ki vnese naboj v električno polje. Opravlja delo, potrebno za premikanje. V tem primeru so sile polja premagane. Tako nastane akcijski potencial, vendar že v samem električnem polju. Treba je opozoriti, da je to lahko heterogen kazalnik. Torej se energija, ki se nanaša na vsako specifično enoto pozitivnega naboja, imenuje potencial polja na tej točki. Številčno je enako delu, ki ga je opravila zunanja sila, da je predmet premaknila na dano mesto. Potencial polja se meri v voltih.
Napetost
V katerem koli električnem polju lahko opazujete, kako pozitivni naboji "migrirajo" iz točk z visokim potencialom na tiste, ki imajo nizke vrednosti tega parametra. Negativci sledijo tej poti v nasprotni smeri. Toda v obeh primerih se to zgodi le zaradi prisotnosti potencialne energije. Iz nje se izračuna napetost. Za to je potrebno poznati vrednost, za katero se je potencialna energija polja zmanjšala. Napetost je številčno enaka delu, ki je bilo opravljeno za prenos pozitivnega naboja med dvema določenima točkama. Iz tega je razvidno zanimivo dopisovanje. Torej sta napetost in potencialna razlika v tem primeru ista fizična entiteta.
Superpozicija električnih polj
Torej, upoštevali smo glavne značilnosti električnega polja. Toda za boljše razumevanje teme predlagamo, da dodatno upoštevamo številne parametre, ki so lahko pomembni. In začeli bomo s superpozicijo električnih polj. Prej smo obravnavali situacije, v katerih je obstajala samo ena posebna bremenitev. A na poljih jih je veliko! Zato si glede na situacijo, ki je blizu realnosti, predstavljajmo, da imamo več obtožb. Potem se izkaže, da bodo sile, ki upoštevajo pravilo seštevanja vektorjev, delovale na preizkušenega subjekta. Tudi načelo superpozicije pravi, da lahko kompleksno gibanje razdelimo na dva ali več preprostih. Nemogoče je razviti realističen model gibanja brez upoštevanja superpozicije. Z drugimi besedami, na delec, ki ga obravnavamo v obstoječih pogojih, vplivajo različni naboji, od katerih ima vsak svojeelektrično polje.
Uporabi
Upoštevati je treba, da se zdaj možnosti električnega polja ne izkoriščajo v celoti. Celo, pravilneje bi bilo reči, da njegovega potenciala skoraj ne izkoriščamo. Lestenec Chizhevskyja lahko navedemo kot praktično izvajanje možnosti električnega polja. Prej, sredi prejšnjega stoletja, je človeštvo začelo raziskovati vesolje. Toda znanstveniki so imeli veliko nerešenih vprašanj. Eden od njih je zrak in njegove škodljive sestavine. Sovjetski znanstvenik Chizhevsky, ki ga je hkrati zanimala energijska značilnost električnega polja, se je lotil rešitve tega problema. In treba je omeniti, da se je zelo dobro razvil. Ta naprava je temeljila na tehniki ustvarjanja aeroionskih zračnih tokov zaradi majhnih izpustov. Toda v okviru članka nas ne zanima toliko sama naprava, kot načelo njenega delovanja. Dejstvo je, da za delovanje lestenca Chizhevsky ni bil uporabljen stacionarni vir energije, temveč električno polje! Za koncentracijo energije so bili uporabljeni posebni kondenzatorji. Energetska značilnost električnega polja okolja je pomembno vplivala na uspešnost naprave. To pomeni, da je bila ta naprava razvita posebej za vesoljska plovila, ki so dobesedno natrpana z elektroniko. Napajali so ga rezultati delovanja drugih naprav, priključenih na stalne vire napajanja. Treba je opozoriti, da smer ni bila opuščena, zdaj pa se preučuje možnost jemanja energije iz električnega polja. resnica,Treba je opozoriti, da pomemben napredek še ni bil dosežen. Opozoriti je treba tudi na relativno majhen obseg raziskav, ki potekajo, in dejstvo, da jih večino izvajajo prostovoljni izumitelji.
Katere so značilnosti električnih polj, na katere vpliva?
Zakaj jih študirati? Kot smo že omenili, so značilnosti električnega polja moč, napetost in potencial. V življenju navadnega človeka se ti parametri ne morejo pohvaliti s pomembnim vplivom. Ko pa se pojavijo vprašanja, da je treba narediti nekaj velikega in zapletenega, je neupoštevanje tega razkošje. Dejstvo je, da prekomerno število elektronskih polj (ali njihova prevelika moč) povzroča motnje pri prenosu signalov po opremi. To vodi do izkrivljanja posredovanih informacij. Treba je opozoriti, da to ni edina težava te vrste. Poleg belega šuma tehnologije lahko pretirano močna elektronska polja negativno vplivajo tudi na delovanje človeškega telesa. Treba je opozoriti, da majhna ionizacija prostora še vedno velja za blagoslov, saj prispeva k odlaganju prahu na površinah človeškega bivališča. A če pogledamo, koliko vse vrste opreme (hladilniki, televizorji, kotli, telefoni, električni sistemi itd.) je v naših domovih, lahko sklepamo, da to žal ni dobro za naše zdravje. Opozoriti je treba, da nam nizke lastnosti električnih polj skoraj ne škodijo, saj doČloveštvo je že dolgo navajeno na kozmično sevanje. A o elektroniki je težko reči. Vsega tega seveda ne bo mogoče zavrniti, je pa mogoče uspešno zmanjšati negativni vpliv električnih polj na človeško telo. Za to je mimogrede dovolj, da uporabite načela energetsko učinkovite uporabe tehnologije, ki zagotavljajo minimiziranje časa delovanja mehanizmov.
Sklep
Preučili smo, kakšna fizikalna količina je značilnost električnega polja, kje se kaj uporablja, kakšen je potencial razvoja in njihova uporaba v vsakdanjem življenju. A vseeno bi rad dodal nekaj zadnjih besed o temi. Treba je omeniti, da se je zanje zanimalo kar veliko ljudi. Eno najvidnejših sledi v zgodovini je pustil slavni srbski izumitelj Nikola Tesla. Pri tem mu je uspelo doseči precejšnje uspehe pri uresničevanju svojih načrtov, a žal ne v smislu energetske učinkovitosti. Zato, če obstaja želja po delu v tej smeri, je veliko neodkritih priložnosti.
