Характеристики на електрическото поле и неговите основни свойства

Електрическото поле е материя, която осигурява взаимодействието на електрическите заряди в него. Тя може да бъде генерирана или чрез електрически заряд, или чрез променящ се магнитен поток. В първия случай, той се нарича електростатичен, във втория - вихър. Без това поле не може да възникне електрически ток, но за да се разбере как се получава, е необходимо да се запознаете с основните характеристики на електрическото поле.

Природа на явлението

Електрическото поле не може да се види с очи: може да се установи чрез действието му върху заредени тела. В същото време такова въздействие не изисква директен контакт на носителите на потенциала, но има сила на природата. Така че, електрифицираната коса ще се придвижи към други обекти.

Наблюдението на електрическите полета показва, че те работят по начин, подобен на гравитационните. Описано е в закона на Кулон, който като цяло изглежда така:

F = q1 q2 / 4 π ε εο r ²,

където Q, и q₂ - количество заряд в кулони, ε - диелектрична константа на средата, ε₀ - електрическа константа, равна на 8854 * 10⁻¹² F / m, R - разстояние между две зареждания в метри и F - силата, с която таксите си взаимодействат, в нютона.

По този начин колкото по-далеч от центъра, толкова по-малко ще се усеща влиянието на полето.

Показвайте полето графично под формата на линии на сила. Тяхното разположение ще зависи от геометричните характеристики на носача. Има два типа полета:

1. Хомогенна, когато линиите на сила са успоредни един на друг. Идеалният случай е безкрайно паралелно заредени пластини.
2. Нехомогенни, в частност от които - областта около точка или сферична заряд-си линии на сила се отклоняват радиално от центъра, ако е положителен, и до центъра, ако е отрицателна.

Линиите на силата на електрическото поле, предизвикани от електрическия заряд, не са затворени. Те са затворени само във вихровото поле, което се формира около променящия се магнитен поток.

Това са основните свойства на електрическото поле. За да се запознаете с неговите характеристики, си струва да разгледате най-простата версия - електростатична, която се формира от постоянни и стационарни заряди. За удобство те ще бъдат като точка, така че контурите им да не усложняват изчисленията. Тестовата такса, която също ще се появи и в бъдеще, също ще бъде точка и безкрайност.

Основни характеристики

Те могат да бъдат описани с помощта на математически модели, а някои могат да бъдат изразени графично. Последните характеристики са вектор, т.е. имат посока. Това е важно, защото при решаването на практически проблеми често е необходимо да работите не с модул с магнитуд, а с векторна проекция на избрана ос.

Основните параметри на полето са:

1. напрежение;
2. потенциал;
3. индукция.

Силата на полето

Това е мощната характеристика на електрическото поле. Величината е вектор и характеризира силата, с която полето действа върху заряда в определена точка. Математически, това се изразява както следва:

E = Fτ / q.

Ако заменим тук формулата на закона на Кулумб, получаваме:

= = Qo / 4 π ε εo r ².

По този начин във всяка точка на полето интензивността му е различна и зависи от натоварването, което създава, от условията на околната среда и от величината обратно пропорционална на квадрата на разстоянието до точката.

Ако полето е създадено от две заряди, полученото напрежение се изчислява графично - чрез добавяне на стресови вектори от всеки отделен източник. Този метод се нарича принцип на суперпозиция.

Възможности и тяхната разлика

Електрическото поле е способно да върши работа. Ако пробната такса бъде преместена в полето, тогава работата, извършена от електронната поща, полето ще зависи от началното и крайното разстояние от тестовата такса до центъра на e. област. Сравнете това е възможно с човек, който ще скочи от покрива. Докато е на върха на десетия етаж, потенциалната му енергия ще бъде:

W = -GMm / Rr.

Или ако вземем предвид пропорционалността на земята и човека:

W = mgh.

Докато човек скача, той има потенциална енергия. Когато най-накрая падне, гравитационното поле ще изпълни работата, цифрово равна на горната стойност. Това не отчита хоризонталното движение - тази работа е извършена от самия починал.

Електричното поле работи по подобен начин. Изпитвателният заряд q1, поставен в него, има потенциална енергия:

W = q1 qo / 4 π ε εο r.

При преместване в друга точка, когато разстоянието r е различно, полето ще изпълни заданието, равно на:

A = W1 - W2 = q1 qo / 4 π ε εo r1 - q1 qo / 4 π ε εo r2.

Ако изберете параметър от двата елемента, които се отнасят директно към полето, а не към пробната такса, той ще изглежда така:

f1 = qo / 4 π e εo r1- f2 = qo / 4 π e εo r2.

И това е φ и се нарича потенциала на полето в точката. Въз основа на всички формули, написани по-горе, можем да изразим тази стойност, както следва:

φ1 = W1 / q1- ф2 = W2 / q1.

По този начин работата, извършена от полето, ще бъде изразена както следва:

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

Изразът в скоби се нарича потенциална разлика или напрежение. Показва какъв вид работа ще се извършва в областта на движещия се тестов заряд.

A / q = (φ1 - φ2).

Единица от този мащаб, J / Cl, се нарича Волт, в чест на учения Алесандро Волта. От тази единица се измерва измереността на другите количества в електростатиката и електродинамиката. Например, силата на полето се измерва в V / m.

Електрическа индукция

Това количествено областта на електрическата се нарича, в чист вид. В действителност ние се занимаваме с терена в най-различни среди, имащи известна диелектрична константа. Въпреки факта, че за повечето вещества, е стойността на таблична, в някои случаи това не е постоянен, а зависимостта от параметрите (температура, влажност на въздуха, и така нататък. Г.) е нелинейна.

Това явление е типично за Rochelle сол, бариев титанат, литиев ниобат и много други.

Електрическата индукция се измерва в Kl / m² и нейната стойност се изразява чрез формулата:

D = ε εo Е.

Това е и векторно количество, чието направление съвпада с посоката на напрежението.

Статично и вихрово поле

Както бе споменато в началото на статията, може да възникне електрическо поле около променливо магнитно поле. Той дори създава ток, който може да бъде постигнат по два начина:

• промяна в интензитета на магнитното поле, преминаващо през контура на проводника в него;
• променете позицията на самия проводник.

В този случай, проводникът няма нужда да бъде затворен - токът в него все още ще тече.

За да илюстрираме разликите между статичните и вихрови полета, може да се направи таблица.

Не може да се каже, че първото и второто поле нямат нищо общо помежду си. Не е така. В действителност подобна регулярност работи: стационарният заряд създава електростатично поле, което движи заряд в проводник - движещ се заряд генерира постоянно магнитно поле. Ако зарядът се движи с променлива скорост и посока, тогава магнитното поле става променливо и създава вторична електрическа. По този начин електричното поле и неговите характеристики влияят върху появата на магнитни и неговите параметри.