Les propietats i característiques del camp elèctric són estudiades per gairebé tots els tècnics especialistes. Però un curs universitari sovint s'escriu en un llenguatge complex i incomprensible. Per això, en el marc de l'article, es descriuran les característiques dels camps elèctrics de manera accessible perquè tothom les pugui entendre. A més, prestarem especial atenció als conceptes interrelacionats (superposició) i a les possibilitats per al desenvolupament d'aquesta àrea de la física.
Informació general
Segons els conceptes moderns, les càrregues elèctriques no interactuen directament entre elles. D'això se'n desprèn una característica interessant. Així, cada cos carregat té el seu propi camp elèctric a l'espai circumdant. Afecta altres entitats. Les característiques dels camps elèctrics ens interessen perquè mostren l'efecte del camp sobre les càrregues elèctriques i la força amb què es duu a terme. Quina conclusió se'n pot extreure d'això? Els cossos carregats no tenen un efecte directe mutu. Per a això s'utilitzen camps elèctrics. Com es poden explorar? Per fer-ho, podeu utilitzar una càrrega de prova: un petit feix de partícules puntuals, que no ho éstindrà un impacte important en l'estructura existent. Quines són, doncs, les característiques del camp elèctric? N'hi ha tres: tensió, tensió i potencial. Cadascun d'ells té les seves pròpies característiques i esferes d'influència sobre les partícules.
Camp elèctric: què és?
Però abans de passar al tema principal de l'article, cal tenir una certa quantitat de coneixements. Si ho són, aquesta part es pot s altar amb seguretat. En primer lloc, considerem la qüestió de la raó de l'existència d'un camp elèctric. Perquè sigui així, cal un càrrec. A més, les propietats de l'espai on resideix el cos carregat han de ser diferents de les on no existeix. Aquí hi ha aquesta característica: si es col·loca una càrrega en un sistema de coordenades determinat, els canvis no es produiran a l'instant, sinó només a una velocitat determinada. S'escamparan, com les ones, per l'espai. Això anirà acompanyat de l'aparició de forces mecàniques que actuen sobre altres portadors en aquest sistema de coordenades. I aquí arribem al principal! Les forces emergents no són el resultat d'una influència directa, sinó de la interacció a través d'un entorn que ha canviat qualitativament. L'espai on es produeixen aquests canvis s'anomena camp elèctric.
Característiques
Una càrrega situada en un camp elèctric es mou en la direcció de la força que hi actua. És possible aconseguir un estat de repòs? Sí, és ben real. Però per a això, la força del camp elèctric ha de ser equilibrada per alguns altra influència. Tan bon punt es produeix el desequilibri, la càrrega comença a moure's de nou. La direcció en aquest cas dependrà de la força més gran. Encara que si n'hi ha molts, el resultat final serà quelcom equilibrat i universal. Per imaginar millor amb què heu de treballar, es representen línies de força. Les seves direccions corresponen a les forces que actuen. Cal tenir en compte que les línies de força tenen un principi i un final. En altres paraules, no es tanquen a si mateixos. Comencen en cossos carregats positivament i acaben en negatius. Això no és tot, amb més detall sobre les línies de força, els seus antecedents teòrics i la seva implementació pràctica, parlarem una mica més en el text i les considerarem juntament amb la llei de Coulomb.
Intensitat del camp elèctric
Aquesta característica s'utilitza per quantificar el camp elèctric. Això és bastant difícil d'entendre. Aquesta característica del camp elèctric (intensitat) és una magnitud física igual a la relació entre la força d'acció sobre una càrrega de prova positiva, que es troba en un punt determinat de l'espai, al seu valor. Aquí hi ha un aspecte especial. Aquesta magnitud física és un vector. La seva direcció coincideix amb la direcció de la força que actua sobre la càrrega positiva de prova. També hauríeu de respondre a una pregunta molt habitual i tenir en compte que la força característica del camp elèctric és precisament la intensitat. I què passa amb els subjectes immòbils i immutables? El seu camp elèctric es considera electrostàtic. Quan es treballa amb una càrrega puntual iL'interès per l'estudi de la tensió ve proporcionat per les línies de força i la llei de Coulomb. Quines funcions hi ha aquí?
Llei de Coulomb i línies de força
La força característica del camp elèctric en aquest cas només funciona per a una càrrega puntual, que es troba a una distància d'un cert radi d'ella. I si prenem aquest valor mòdul, tindrem un camp de Coulomb. En ell, la direcció del vector depèn directament del signe de la càrrega. Per tant, si és positiu, el camp "es mourà" al llarg del radi. En la situació contrària, el vector es dirigirà directament a la càrrega mateixa. Per a una comprensió visual del que està passant i com, podeu trobar i familiaritzar-vos amb els dibuixos que mostren les línies de força. Les principals característiques del camp elèctric en els llibres de text, encara que bastant difícils d'explicar, però els dibuixos, s'haurien de donar el seu degut, són d' alta qualitat. És cert que cal tenir en compte aquesta característica dels llibres: quan es construeixen dibuixos de línies de força, la seva densitat és proporcional al mòdul del vector de tensió. Aquesta és una petita pista que pot ser de gran ajuda en el control del coneixement o l'examen.
Potencial
La càrrega sempre es mou quan no hi ha equilibri de forces. Això ens indica que en aquest cas el camp elèctric té energia potencial. En altres paraules, pot fer una mica de feina. Vegem un petit exemple. Un camp elèctric ha desplaçat una càrrega d'un puntI en B. Com a resultat, hi ha una disminució de l'energia potencial del camp. Passa perquè la feina s'ha fet. Aquesta potència característica del camp elèctric no canviarà si el moviment es va fer sota influència externa. En aquest cas, l'energia potencial no disminuirà, sinó que augmentarà. A més, aquesta característica física del camp elèctric canviarà en proporció directa a la força externa aplicada, que va moure la càrrega en el camp elèctric. Cal tenir en compte que en aquest cas tota la feina feta es destinarà a augmentar l'energia potencial. Per entendre el tema, prenem l'exemple següent. Així que tenim una càrrega positiva. Es troba fora del camp elèctric que s'està considerant. Per això, l'impacte és tan petit que es pot ignorar. Sorgeix una força externa, que introdueix una càrrega en el camp elèctric. Ella fa la feina necessària per moure's. En aquest cas, les forces del camp són superades. Així, sorgeix un potencial d'acció, però ja en el propi camp elèctric. Cal tenir en compte que aquest pot ser un indicador heterogeni. Per tant, l'energia que es relaciona amb cada unitat específica de càrrega positiva s'anomena potencial del camp en aquest punt. És numèricament igual al treball que va fer una força externa per traslladar el subjecte a un lloc determinat. El potencial de camp es mesura en volts.
Tensió
En qualsevol camp elèctric, es pot observar com les càrregues positives "migren" des de punts d' alt potencial a aquells que tenen valors baixos d'aquest paràmetre. Els negatius segueixen aquest camí en sentit contrari. Però en ambdós casos això només passa per la presència d'energia potencial. La tensió es calcula a partir d'ella. Per fer-ho, cal conèixer el valor pel qual s'ha fet menor l'energia potencial del camp. La tensió és numèricament igual al treball que es va fer per transferir una càrrega positiva entre dos punts específics. D'això es pot veure una correspondència interessant. Per tant, la tensió i la diferència de potencial en aquest cas són la mateixa entitat física.
Superposició de camps elèctrics
Per tant, hem considerat les principals característiques del camp elèctric. Però per entendre millor el tema, proposem tenir en compte addicionalment una sèrie de paràmetres que poden ser importants. I començarem amb una superposició de camps elèctrics. Anteriorment, vam considerar situacions en què només hi havia un càrrec específic. Però al camp n'hi ha molts! Per tant, tenint en compte una situació propera a la realitat, imaginem que tenim diversos càrrecs. Aleshores resulta que les forces que obeeixen la regla de la suma de vectors actuaran sobre el subjecte de l'assaig. A més, el principi de superposició diu que un moviment complex es pot dividir en dos o més de simples. És impossible desenvolupar un model de moviment realista sense tenir en compte la superposició. En altres paraules, la partícula que estem considerant en les condicions existents es veu afectada per diverses càrregues, cadascuna de les quals té la seva pròpiacamp elèctric.
Utilitzar
Cal tenir en compte que ara les possibilitats del camp elèctric no s'estan aprofitant al màxim. Fins i tot, seria més correcte dir que el seu potencial gairebé no el fem servir. El canelobre de Chizhevsky es pot citar com una implementació pràctica de les possibilitats del camp elèctric. Abans, a mitjans del segle passat, la humanitat va començar a explorar l'espai. Però els científics tenien moltes preguntes sense resoldre. Un d'ells és l'aire i els seus components nocius. El científic soviètic Chizhevsky, que al mateix temps estava interessat en l'energia característica del camp elèctric, va prendre la solució d'aquest problema. I cal destacar que va tenir un desenvolupament molt bo. Aquest dispositiu es basava en la tècnica de crear fluxos d'aire aeroiònic a causa de petites descàrregues. Però en el marc de l'article, ens interessa no tant el dispositiu en si, com el principi del seu funcionament. El fet és que per al funcionament de l'aranya Chizhevsky no es va utilitzar una font d'energia estacionària, sinó un camp elèctric! Es van utilitzar condensadors especials per concentrar l'energia. L'energia característica del camp elèctric de l'entorn va influir significativament en l'èxit del dispositiu. És a dir, aquest dispositiu va ser desenvolupat específicament per a naus espacials, que literalment estan plenes d'electrònica. Va ser alimentat pels resultats de les activitats d' altres dispositius connectats a fonts d'alimentació constants. Cal destacar que la direcció no es va abandonar, i ara s'està investigant la possibilitat d'agafar energia del camp elèctric. veritat,Cal tenir en compte que encara no s'han aconseguit avenços significatius. També cal tenir en compte l'escala relativament petita de la recerca en curs, i el fet que la majoria d'elles són realitzades per inventors voluntaris.
Quines són les característiques dels camps elèctrics afectats?
Per què estudiar-los? Com s'ha esmentat anteriorment, les característiques d'un camp elèctric són la força, la tensió i el potencial. A la vida d'una persona normal i corrent, aquests paràmetres no poden presumir d'una influència significativa. Però quan sorgeixen preguntes que s'ha de fer alguna cosa gran i complexa, aleshores no tenir-les en compte és un luxe. El fet és que un nombre excessiu de camps electrònics (o la seva força excessiva) provoca interferències en la transmissió de senyals per part dels equips. Això comporta una distorsió de la informació transmesa. Cal tenir en compte que aquest no és l'únic problema d'aquest tipus. A més del soroll blanc de la tecnologia, els camps electrònics excessivament forts també poden afectar negativament el funcionament del cos humà. Cal tenir en compte que una petita ionització de l'habitació encara es considera una benedicció, ja que contribueix a la deposició de pols a les superfícies d'un habitatge humà. Però si mirem quants equipaments de tota mena (frigores, televisors, calderes, telèfons, sistemes elèctrics, etc.) hi ha a les nostres cases, podem concloure que, per desgràcia, això no és bo per a la nostra salut. Cal tenir en compte que les baixes característiques dels camps elèctrics gairebé no ens fan mal, ja queLa humanitat fa temps que està acostumada a la radiació còsmica. Però és difícil de dir sobre l'electrònica. Per descomptat, no serà possible rebutjar tot això, però és possible minimitzar amb èxit l'impacte negatiu dels camps elèctrics en el cos humà. Per a això, per cert, n'hi ha prou d'aplicar els principis d'ús eficient energètic de la tecnologia, que preveuen minimitzar el temps de funcionament dels mecanismes.
Conclusió
Vam examinar quina magnitud física és una característica del camp elèctric, on què s'utilitza, quin és el potencial dels desenvolupaments i la seva aplicació a la vida quotidiana. Però tot i així m'agradaria afegir unes últimes paraules sobre el tema. Cal tenir en compte que un nombre bastant elevat de persones es van interessar per ells. Una de les empremtes més visibles de la història la va deixar el famós inventor serbi Nikola Tesla. En això, va aconseguir un èxit considerable pel que fa a la implementació dels seus plans, però, per desgràcia, no pel que fa a l'eficiència energètica. Per tant, si hi ha ganes de treballar en aquesta direcció, hi ha moltes oportunitats per descobrir.
