As propiedades e características do campo eléctrico son estudadas por case todos os especialistas técnicos. Pero o curso universitario adoita escribirse nunha linguaxe complicado e incomprensible. Polo tanto, dentro do artigo, estarán dispoñibles as características dos campos eléctricos, para que cada persoa poida entendelas. Ademais, imos prestar especial atención aos conceptos interrelacionados (superposición) e as posibilidades para o desenvolvemento desta esfera da física.
Información xeral
Segundo as ideas modernas, as tarifas eléctricas non interactúan directamente entre si. Deste xeito segue unha característica interesante. Así, cada corpo cargado ten o seu propio campo eléctrico no espazo circundante. Afecta a outros temas. As características dos campos eléctricos son de interese para nós, que mostran o efecto do campo sobre as cargas eléctricas ea forza coa que se realiza. De que se pode inferir? Os corpos cargados non teñen efectos directos mutuos. Utilízanse campos eléctricos para iso. Como se poden investigar? Para iso, pode usar unha carga de proba: un pequeno feixe de partículas, que non terá un efecto notable na estrutura existente. ¿Cales son as características do campo eléctrico? Só hai tres deles: tensión, tensión e potencial. Cada un deles ten as súas propias características e esferas de influencia sobre as partículas.
Campo eléctrico: que é?
Pero antes de proceder ao tema principal do artigo, é necesario ter certa cantidade de coñecemento. Se o son, entón esta parte pode saltarse con confianza. Inicialmente, consideremos a causa da existencia dun campo eléctrico. Para que sexa, necesitas un cargo. Ademais, as propiedades do espazo en que resida o corpo cargado deben ser diferentes das que non existen. Aquí hai un recurso: se coloque unha carga nun determinado sistema de coordenadas, os cambios non se producirán de forma instantánea, pero só a certa velocidade. Eles, como as ondas, se espallan no espazo. Isto irá acompañado da aparición de forzas mecánicas que actúan noutras operadoras neste sistema de coordenadas. E aquí chegamos á cousa principal! As forzas emerxentes son o resultado dunha influencia directa, pero a interacción a través do medio ambiente, que cambiou de forma cualitativa. O espazo no que se producen estes cambios chámase campo eléctrico.
Características
Unha carga situada nun campo eléctrico móvese cara á forza, que actúa sobre ela. ¿É posible acadar un estado de descanso? Si, é bastante real. Pero para iso, a forza do campo eléctrico debe equilibrar algunha outra influencia. Axiña que se produza un desequilibrio, a carga comeza a moverse de novo. A dirección neste caso dependerá dunha maior forza. Aínda que si hai moitos deles, o resultado final será algo equilibrado e universal. Para representar mellor o que se ten que facer, descríbense as liñas de forza. As súas direccións corresponden ás forzas actuais. Nótese que as liñas de forza teñen tanto comezo como final. Noutras palabras, non se pechan. Comezan por corpos cargados positivamente, pero rematan en negativos. Isto non é todo, imos falar con máis detalle sobre as liñas de forza, os seus fundamentos teóricos e a súa implementación práctica, un pouco máis alá do texto e os consideran conxuntamente coa lei de Coulomb.
Potencia do campo eléctrico
Esta característica úsase para cuantificar o campo eléctrico. Isto é bastante difícil de entender. Esta característica do campo eléctrico (tensión) é unha cantidade física igual á relación da forza de acción coa carga de proba positiva, que se atopa nun determinado punto do espazo, á súa magnitude. Hai un aspecto especial. Esta cantidade física é vector. A súa dirección coincide coa dirección da forza, que actúa sobre a carga de proba positiva. Tamén hai que responder a unha pregunta moi común e sinalar que é a tensión que é a potencia característica do campo eléctrico. E que pasa con asuntos inamovibles e inmutables? O seu campo eléctrico é considerado electrostático. O interese polo cargo de punto ea investigación da tensión vén provisto polas liñas de forza e pola lei de Coulomb. Que características existen?
Lei Coulomb e liñas de forza
A potencia característica do campo eléctrico neste caso funciona só para unha carga de punto, que se atopa a unha distancia dun determinado radio. E se tomamos este valor módulo, teremos un campo Coulomb. Nela, a dirección do vector depende directamente do sinal da carga. Entón, se é un plus, entón o campo "se moverá" ao longo do raio. Na situación contraria, o vector dirixirase directamente á propia carga. Para unha comprensión visual do que e como sucede, pode atopar e ler os debuxos, onde se representan as liñas de forza. As características principais do campo eléctrico nos libros de texto, aínda que difíciles de explicar, pero os debuxos, deberían ter crédito, son de calidade. Verdadeiro, hai que destacar unha característica deste tipo de libros: ao construír debuxos de liñas de forza, a súa densidade é proporcional ao módulo do vector de tensión. Esta é unha pequena pista que pode ser de gran axuda para controlar coñecementos ou exames.
Potencial
A carga sempre se move cando non hai equilibrio de forzas. Isto nos di que, neste caso, o campo eléctrico ten enerxía potencial. Noutras palabras, pode facer algo de traballo. Vexamos un pequeno exemplo. O campo eléctrico moveu a carga do punto A a B. Como resultado, a enerxía potencial do campo redúcese. Isto é debido ao feito de que o traballo foi feito. Esta forza característica do campo eléctrico non cambiará se o movemento se realizase baixo un efecto secundario. Neste caso, a enerxía potencial non vai diminuír, senón aumentar. E esta característica física do campo eléctrico cambiará en proporción directa á forza externa aplicada, o que moveu a carga no campo eléctrico. Nótese que neste caso todo o traballo realizado gastarase en aumentar a enerxía potencial. Para comprender o tema, vexamos o seguinte exemplo. Entón, temos unha carga positiva. Está situado fóra do campo eléctrico, que se considera. Debido a isto, o impacto é tan pequeno que pode ignorarse. Existe unha forza externa que trae unha carga no campo eléctrico. Ela fai o traballo necesario para mover. Ao mesmo tempo, as forzas do campo son superadas. Deste xeito, xorde o potencial das accións, pero xa no propio campo eléctrico. Nótese que este pode ser un indicador non uniforme. Así, a enerxía, que se relaciona con cada unidade particular de carga positiva, chámase potencial de campo neste punto. É numéricamente igual ao traballo realizado por unha forza de terceiro para mover o tema a un determinado lugar. O potencial do campo é medido en voltios.
Tensión
En calquera campo eléctrico, pódese observar como as cargas positivas "migran" de puntos con alto potencial a aqueles que teñen parámetros baixos deste parámetro. Os negativos seguen este camiño en dirección contraria. Pero, en ambos casos, isto ocorre só por mor da enerxía potencial. A partir diso, calcúlase o voltaje. Para iso, cómpre coñecer o valor ao cal a enerxía potencial do campo volveuse máis pequena. A tensión é numéricamente igual á obra que se realizou para transferir a carga positiva entre dous puntos específicos. Dende isto pódese observar unha interesante correspondencia. Así, a tensión e a diferenza de potencial neste caso son a mesma entidade física.
Superposición de campos eléctricos
Así, consideramos as principais características do campo eléctrico. Pero, para comprender mellor o tema, propoñemos tamén considerar varios parámetros que poden ser importantes. E comezaremos cunha superposición de campos eléctricos. Anteriormente, consideramos situacións nas que, por condición, só había unha carga particular. Pero hai moitos deles nos campos! Polo tanto, tendo en conta a situación que se achega á realidade, imaxinemos que temos varios cargos. Entón resulta que o suxeito de proba actuará forzas que están suxeitas á regra de adición de vectores. Ademais, o principio de superposición suxire que o movemento complexo pode dividirse en dous ou máis sinxelos. É imposible desenvolver un modelo de movemento realista sen ter en conta a superposición. Noutras palabras, a partícula considerada nas condicións existentes está afectada por varios cargos, cada un dos cales ten o seu propio campo eléctrico.
Usar
Nótese que agora as posibilidades do campo eléctrico non se están a usar ao máximo. Aínda máis correctamente, case non aplicamos o seu potencial. Como realización práctica das posibilidades dun campo eléctrico, pódese traer a lámpada de Chizhevsky. Anteriormente, a mediados do século pasado, a humanidade comezou a explorar o espazo. Pero antes que os científicos houbo moitos problemas non resoltos. Un deles é o aire e os seus compoñentes nocivos. Para resolver este problema, o científico soviético Chizhevsky, que á vez estaba interesado na enerxía característica do campo eléctrico, tomou o problema. E hai que sinalar que tivo un bo desenvolvemento. O dispositivo baseábase na técnica de creación de fluxos de aire aeroiónicos debido a pequenas descargas. Pero no marco do artigo, non nos interesa tanto no dispositivo como no principio do seu funcionamento. O punto é que o candelabro de Chizhevsky non se usaba para unha fonte de enerxía estacionaria, senón para un campo eléctrico. Para concentrar a enerxía, utilizáronse condensadores especiais. Significativamente, o éxito do dispositivo foi influenciado polas características enerxéticas do campo eléctrico do contorno. É dicir, este dispositivo foi deseñado especificamente para naves espaciais, que literalmente están repletas de electrónica. Tamén se alimentou do rendemento doutros dispositivos conectados a fontes de alimentación permanentes. Cómpre salientar que a dirección non foi abandonada e agora está a investigar a posibilidade de aproveitar enerxía do campo eléctrico. Verdade, hai que sinalar que aínda non se realizaron avances significativos. Tamén é necesario notar a escala relativamente pequena das investigacións realizadas, eo feito de que a maioría das mesmas son realizadas por inventores-voluntarios.
Cales son as características dos campos eléctricos?
¿Por que temos que estudar? Como se mencionou anteriormente, as características do campo eléctrico son a tensión, a tensión e o potencial. Na vida das persoas comúns comúns, estes parámetros non teñen unha influencia significativa. Pero cando hai dúbidas sobre o que se debe facer algo grande e complexo, non lles tome en conta - o luxo inadmisible. O feito é que o número excesivo de campos electrónicos (ou a súa forza excesiva) leva a que hai unha interferencia na transmisión de sinais por parte da tecnoloxía. Isto leva á distorsión da información transmitida. Nótese que este non é o único problema deste tipo. Ademais do ruído branco da tecnoloxía, campos electrónicos excesivamente fortes poden afectar negativamente o traballo do corpo humano. Nótese que unha pequena ionización da sala aínda se considera unha bendición, xa que contribúe á resolución de po nas superficies da vivenda humana. Pero se ves cantas técnicas diferentes (frigoríficos, televisores, caldeiras, teléfonos, sistemas eléctricos, etc.) están nas nosas casas, podemos concluír que isto, por desgraza, non é útil para a nosa saúde. Cabe sinalar que as baixas características dos campos eléctricos non son daniños para nós, pois a humanidade estivo afeita á radiación cósmica. Pero é tan difícil dicir sobre a electrónica. Por suposto, non poderá desistir de todo isto, pero pode minimizar con éxito o impacto negativo dos campos eléctricos no corpo humano. Para isto, por certo, é suficiente aplicar os principios de uso eficiente enerxético da tecnoloxía, o que implica minimizar o tempo de funcionamento dos mecanismos.
Conclusión
Examinamos que cantidade física é unha característica do campo eléctrico, onde se usa, cal é o potencial de desenvolvemento e aplicación deles na vida cotiá. Pero aínda quero engadir algunhas palabras finais sobre o tema. Nótese que estaban interesados nun número bastante grande de persoas. Un dos trazos máis notables da historia foi o famoso inventor serbio Nikolai Tesla. Conseguiu acadar un éxito considerable neste sentido respecto da implementación do plan, pero, por desgraza, non en termos de eficiencia enerxética. Polo tanto, se hai ganas de traballar nesta dirección, hai moitas posibilidades que non se descubriron.