Vlastnosti a charakteristiky elektrického poľa študujú takmer všetci technickí špecialisti. Ale univerzitný kurz je často písaný zložitým a nezrozumiteľným jazykom. Preto v rámci článku budú charakteristiky elektrických polí popísané prístupným spôsobom, aby im porozumel každý. Okrem toho budeme venovať osobitnú pozornosť vzájomne súvisiacim pojmom (superpozícia) a možnostiam rozvoja tejto oblasti fyziky.
Všeobecné informácie
Podľa moderných konceptov elektrické náboje neinteragujú priamo medzi sebou. Z toho vyplýva zaujímavá vlastnosť. Takže každé nabité teleso má svoje vlastné elektrické pole v okolitom priestore. Ovplyvňuje iné subjekty. Charakteristiky elektrických polí sú pre nás zaujímavé, pretože ukazujú vplyv poľa na elektrické náboje a silu, s ktorou sa uskutočňuje. Aký záver z toho možno vyvodiť? Nabité telesá nemajú vzájomný priamy účinok. Na tento účel sa používajú elektrické polia. Ako ich možno preskúmať? Na to môžete použiť testovací náboj - malý bodový lúč častíc, ktorý nie jebude mať významný vplyv na existujúcu štruktúru. Aké sú teda vlastnosti elektrického poľa? Sú tri: napätie, napätie a potenciál. Každá z nich má svoje vlastné charakteristiky a sféry vplyvu na častice.
Elektrické pole: čo to je?
Pred prechodom k hlavnej téme článku však musíte mať určité znalosti. Ak sú, potom možno túto časť pokojne preskočiť. Najprv sa zamyslime nad otázkou dôvodu existencie elektrického poľa. Aby to tak bolo, je potrebný náboj. Navyše, vlastnosti priestoru, v ktorom sa nabité teleso nachádza, sa musia líšiť od tých, kde neexistuje. Je tu taká vlastnosť: ak je náboj umiestnený v určitom súradnicovom systéme, zmeny sa nevyskytnú okamžite, ale iba pri určitej rýchlosti. Budú sa šíriť vesmírom ako vlny. To bude sprevádzané objavením sa mechanických síl, ktoré pôsobia na iné nosiče v tomto súradnicovom systéme. A tu sa dostávame k tomu hlavnému! Vznikajúce sily nie sú výsledkom priameho vplyvu, ale interakcie prostredníctvom prostredia, ktoré sa kvalitatívne zmenilo. Priestor, v ktorom k takýmto zmenám dochádza, sa nazýva elektrické pole.
Funkcie
Náboj umiestnený v elektrickom poli sa pohybuje v smere sily, ktorá naň pôsobí. Je možné dosiahnuť stav pokoja? Áno, je to celkom reálne. Ale na to musí byť sila elektrického poľa vyvážená niektorýmiiný vplyv. Akonáhle dôjde k nerovnováhe, náboj sa opäť začne pohybovať. Smer v tomto prípade bude závisieť od väčšej sily. Hoci ak ich bude veľa, konečným výsledkom bude niečo vyvážené a univerzálne. Aby ste si lepšie predstavili, s čím musíte pracovať, sú znázornené siločiary. Ich smery zodpovedajú pôsobiacim silám. Treba poznamenať, že siločiary majú začiatok aj koniec. Inými slovami, neuzatvárajú sa do seba. Začínajú na kladne nabitých telách a končia na záporných telách. Toto nie je všetko, podrobnejšie o siločiarach, ich teoretickom pozadí a praktickej realizácii si povieme trochu ďalej v texte a zvážime ich spolu s Coulombovým zákonom.
Sila elektrického poľa
Táto charakteristika sa používa na kvantifikáciu elektrického poľa. Toto je dosť ťažké pochopiť. Táto charakteristika elektrického poľa (sila) je fyzikálna veličina rovnajúca sa pomeru sily pôsobenia na kladný testovací náboj, ktorý sa nachádza v určitom bode priestoru, k jeho hodnote. Je tu jeden špeciálny aspekt. Táto fyzikálna veličina je vektor. Jeho smer sa zhoduje so smerom sily, ktorá pôsobí na kladný testovací náboj. Mali by ste tiež odpovedať na jednu veľmi bežnú otázku a uvedomiť si, že charakteristikou intenzity elektrického poľa je práve intenzita. A čo sa stane s nehybnými a nemennými subjektmi? Ich elektrické pole sa považuje za elektrostatické. Pri práci s bodovým nábojom azáujem o štúdium napätia poskytujú siločiary a Coulombov zákon. Aké funkcie tu existujú?
Coulombov zákon a siločiary
Silová charakteristika elektrického poľa v tomto prípade funguje len pre bodový náboj, ktorý sa nachádza vo vzdialenosti určitého polomeru od neho. A ak vezmeme túto hodnotu modulo, potom budeme mať pole Coulomb. V ňom smer vektora priamo závisí od znamienka náboja. Ak je teda kladný, pole sa „pohne“po polomere. V opačnej situácii bude vektor smerovať priamo na samotný náboj. Pre vizuálne pochopenie toho, čo sa deje a ako, môžete nájsť a zoznámiť sa s kresbami, ktoré zobrazujú siločiary. Hlavné charakteristiky elektrického poľa v učebniciach, aj keď je dosť ťažké vysvetliť, ale kresby, mali by sa im venovať, sú vysokej kvality. Je pravda, že by sme si mali všimnúť takúto vlastnosť kníh: pri konštrukcii výkresov siločiar je ich hustota úmerná modulu vektora napätia. Toto je malá rada, ktorá môže byť veľkou pomocou pri kontrole vedomostí alebo skúške.
Potenciálny
Náboj sa vždy pohybuje, keď neexistuje rovnováha síl. To nám hovorí, že v tomto prípade má elektrické pole potenciálnu energiu. Inými slovami, môže to urobiť nejakú prácu. Pozrime sa na malý príklad. Elektrické pole presunulo náboj z boduA v B. V dôsledku toho dochádza k poklesu potenciálnej energie poľa. Stáva sa to, pretože práca bola vykonaná. Táto výkonová charakteristika elektrického poľa sa nezmení, ak bol pohyb vykonaný pod vonkajším vplyvom. V tomto prípade sa potenciálna energia nezníži, ale zvýši. Okrem toho sa táto fyzikálna charakteristika elektrického poľa bude meniť priamo úmerne s aplikovanou vonkajšou silou, ktorá pohybovala nábojom v elektrickom poli. Treba poznamenať, že v tomto prípade sa všetka vykonaná práca vynaloží na zvýšenie potenciálnej energie. Aby sme porozumeli téme, zoberme si nasledujúci príklad. Takže máme kladný náboj. Nachádza sa mimo uvažovaného elektrického poľa. Vďaka tomu je dopad taký malý, že ho možno ignorovať. Vzniká vonkajšia sila, ktorá vnáša náboj do elektrického poľa. Vykonáva prácu potrebnú na pohyb. V tomto prípade sú sily poľa prekonané. Vzniká teda akčný potenciál, ale už v samotnom elektrickom poli. Treba poznamenať, že to môže byť heterogénny ukazovateľ. Takže energia, ktorá sa týka každej konkrétnej jednotky kladného náboja, sa nazýva potenciál poľa v tomto bode. Číselne sa rovná práci, ktorú vykonala vonkajšia sila na premiestnenie subjektu na dané miesto. Potenciál poľa sa meria vo voltoch.
Napätie
V akomkoľvek elektrickom poli môžete pozorovať, ako kladné náboje „migrujú“z bodov s vysokým potenciálom do tých, ktoré majú nízke hodnoty tohto parametra. Negatíva sledujú túto cestu opačným smerom. Ale v oboch prípadoch sa to deje len kvôli prítomnosti potenciálnej energie. Z neho sa vypočíta napätie. Na to je potrebné poznať hodnotu, o ktorú sa potenciálna energia poľa zmenšila. Napätie sa numericky rovná práci, ktorá bola vykonaná na prenos kladného náboja medzi dvoma špecifickými bodmi. Z toho možno vidieť zaujímavú korešpondenciu. Takže rozdiel napätia a potenciálu je v tomto prípade tá istá fyzická entita.
Superpozícia elektrických polí
Takže sme zvážili hlavné charakteristiky elektrického poľa. Aby sme však lepšie porozumeli téme, navrhujeme dodatočne zvážiť niekoľko parametrov, ktoré môžu byť dôležité. A začneme superpozíciou elektrických polí. Predtým sme zvažovali situácie, v ktorých bol len jeden konkrétny náboj. Ale na poliach je ich veľa! Vzhľadom na situáciu blízku realite si preto predstavme, že máme viacero nábojov. Potom sa ukáže, že sily, ktoré dodržiavajú pravidlo sčítania vektorov, budú pôsobiť na skúšaný subjekt. Tiež princíp superpozície hovorí, že zložitý pohyb možno rozdeliť na dva alebo viac jednoduchých. Je nemožné vytvoriť realistický pohybový model bez zohľadnenia superpozície. Inými slovami, častica, o ktorej uvažujeme v existujúcich podmienkach, je ovplyvnená rôznymi nábojmi, z ktorých každý má svoj vlastnýelektrické pole.
Použiť
Treba poznamenať, že v súčasnosti sa možnosti elektrického poľa nevyužívajú naplno. Dokonca, správnejšie by bolo povedať, jeho potenciál u nás takmer nevyužívame. Ako praktickú realizáciu možností elektrického poľa možno uviesť Chiževského luster. Už skôr, v polovici minulého storočia, začalo ľudstvo skúmať vesmír. Vedci však mali veľa nevyriešených otázok. Jedným z nich je vzduch a jeho škodlivé zložky. Riešením tohto problému sa chopil sovietsky vedec Čiževskij, ktorý sa zároveň zaujímal o energetickú charakteristiku elektrického poľa. A treba poznamenať, že dostal naozaj dobrý vývoj. Toto zariadenie bolo založené na technike vytvárania aeroiónových prúdov vzduchu v dôsledku malých výbojov. Ale v rámci článku nás nezaujíma ani tak samotné zariadenie, ako princíp jeho fungovania. Faktom je, že na fungovanie Chizhevského lustra sa nepoužil stacionárny zdroj energie, ale elektrické pole! Na sústredenie energie boli použité špeciálne kondenzátory. Energetická charakteristika elektrického poľa prostredia výrazne ovplyvnila úspešnosť zariadenia. To znamená, že toto zariadenie bolo vyvinuté špeciálne pre kozmické lode, ktoré sú doslova preplnené elektronikou. Poháňali ho výsledky činnosti iných zariadení pripojených na zdroje konštantného prúdu. Treba poznamenať, že smer nebol opustený a teraz sa skúma možnosť odoberania energie z elektrického poľa. pravda,Treba poznamenať, že zatiaľ sa nedosiahol výrazný pokrok. Je tiež potrebné poznamenať relatívne malý rozsah prebiehajúceho výskumu a skutočnosť, že väčšinu z nich vykonávajú dobrovoľní vynálezcovia.
Aké sú charakteristiky elektrických polí ovplyvnené?
Prečo ich študovať? Ako už bolo spomenuté, charakteristiky elektrického poľa sú sila, napätie a potenciál. V živote obyčajného obyčajného človeka sa tieto parametre nemôžu pochváliť výrazným vplyvom. Ale keď sa objavia otázky, že by sa malo urobiť niečo veľké a zložité, potom je nezohľadňovať ich luxus. Faktom je, že nadmerný počet elektronických polí (alebo ich nadmerná sila) vedie k rušeniu prenosu signálov zariadením. To vedie k skresleniu prenášaných informácií. Treba si uvedomiť, že to nie je jediný problém tohto typu. Okrem bieleho šumu techniky môžu na fungovanie ľudského tela negatívne vplývať aj nadmerne silné elektronické polia. Treba poznamenať, že malá ionizácia miestnosti sa stále považuje za požehnanie, pretože prispieva k usadzovaniu prachu na povrchoch ľudského obydlia. Ak sa však pozriete na to, koľko všetkých druhov zariadení (chladničky, televízory, kotly, telefóny, energetické systémy atď.) máme v našich domovoch, môžeme dospieť k záveru, že to, žiaľ, nie je dobré pre naše zdravie. Treba poznamenať, že nízke charakteristiky elektrických polí nám takmer neškodia, keďže doĽudstvo je už dávno zvyknuté na kozmické žiarenie. Ale o elektronike ťažko povedať. To všetko samozrejme nebude možné odmietnuť, ale je možné úspešne minimalizovať negatívny vplyv elektrických polí na ľudské telo. K tomu, mimochodom, stačí uplatniť princípy energeticky efektívneho využívania technológií, ktoré zabezpečujú minimalizáciu prevádzkového času mechanizmov.
Záver
Skúmali sme, aká fyzikálna veličina je charakteristická pre elektrické pole, kde sa čo používa, aký je potenciál vývoja a jeho aplikácie v každodennom živote. Ale aj tak by som rád dodal pár slov na záver k téme. Treba podotknúť, že sa o ne zaujímalo pomerne veľké množstvo ľudí. Jednu z najviditeľnejších stôp v histórii zanechal známy srbský vynálezca Nikola Tesla. V tomto sa mu podarilo dosiahnuť značný úspech pri realizácii svojich plánov, ale, bohužiaľ, nie z hľadiska energetickej účinnosti. Preto, ak existuje chuť pracovať týmto smerom, existuje veľa neobjavených príležitostí.
