Sähkökentän ominaisuuksia ja ominaisuuksia tutkivat lähes kaikki tekniset asiantuntijat. Mutta yliopistokurssi on usein kirjoitettu monimutkaisella ja käsittämättömällä kielellä. Siksi artikkelin puitteissa sähkökenttien ominaisuudet kuvataan helposti saatavilla olevalla tavalla, jotta jokainen voi ymmärtää ne. Lisäksi kiinnitämme erityistä huomiota toisiinsa liittyviin käsitteisiin (superpositio) ja tämän fysiikan alueen kehitysmahdollisuuksiin.
Yleistä tietoa
Nykyajan käsitteiden mukaan sähkövaraukset eivät ole suoraan vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Tästä paljastuu mielenkiintoinen piirre. Jokaisella varatulla kappaleella on siis oma sähkökenttänsä ympäröivässä tilassa. Se vaikuttaa muihin kokonaisuuksiin. Sähkökenttien ominaisuudet kiinnostavat meitä, koska ne osoittavat kentän vaikutuksen sähkövarauksiin ja voiman, jolla se suoritetaan. Mitä johtopäätöstä tästä voidaan vetää? Varautuneilla kappaleilla ei ole suoraa keskinäistä vaikutusta. Tätä varten käytetään sähkökenttiä. Miten niitä voi tutkia? Voit tehdä tämän käyttämällä testivarausta - pientä pistehiukkassädettä, joka ei oletulee olemaan merkittävä vaikutus nykyiseen rakenteeseen. Mitkä ovat sähkökentän ominaisuudet? Niitä on kolme: jännitys, jännitys ja potentiaali. Jokaisella niistä on omat ominaisuutensa ja vaikutuspiirinsä hiukkasiin.
Sähkökenttä: mikä se on?
Mutta ennen kuin siirryt artikkelin pääaiheeseen, sinulla on oltava tietty määrä tietoa. Jos ne ovat, tämä osa voidaan ohittaa turvallisesti. Tarkastellaan ensin kysymystä sähkökentän olemassaolon syystä. Jotta se olisi, tarvitaan maksu. Lisäksi sen tilan ominaisuuksien, jossa varautunut kappale sijaitsee, tulee erota niistä, joissa sitä ei ole. Tässä on sellainen ominaisuus: jos varaus asetetaan tiettyyn koordinaattijärjestelmään, muutokset eivät tapahdu välittömästi, vaan vain tietyllä nopeudella. Ne leviävät a altojen tavoin avaruudessa. Tähän liittyy mekaanisten voimien ilmaantuminen, jotka vaikuttavat tämän koordinaattijärjestelmän muihin kantoa altoihin. Ja tässä päästään pääasiaan! Nousevat voimat eivät ole seurausta suorasta vaikutuksesta, vaan vuorovaikutuksesta laadullisesti muuttuneen ympäristön kautta. Avaruutta, jossa tällaisia muutoksia tapahtuu, kutsutaan sähkökentällä.
Ominaisuudet
Sähkökentässä oleva varaus liikkuu siihen vaikuttavan voiman suuntaan. Onko mahdollista saavuttaa lepotila? Kyllä, se on aivan totta. Mutta tätä varten joidenkin on tasapainotettava sähkökentän voimakkuuttamuu vaikutus. Heti kun epätasapaino ilmenee, lataus alkaa taas liikkua. Suunta riippuu tässä tapauksessa suuremmasta voimasta. Vaikka jos niitä on paljon, lopputulos on jotain tasapainoista ja universaalia. Voimalinjat on kuvattu, jotta voit paremmin kuvitella, minkä kanssa sinun on työskenneltävä. Niiden suunnat vastaavat vaikuttavia voimia. On huomattava, että voimalinjoilla on sekä alku että loppu. Toisin sanoen he eivät sulje itseään. Ne alkavat positiivisesti varautuneista kappaleista ja päättyvät negatiivisiin kappaleisiin. Tässä ei vielä kaikki, tarkemmin voimalinjoista, niiden teoreettisesta taustasta ja käytännön toteutuksesta puhumme tekstissä hieman pidemmälle ja tarkastelemme niitä yhdessä Coulombin lain kanssa.
Sähkökentän voimakkuus
Tätä ominaisuutta käytetään sähkökentän kvantifiointiin. Tätä on melko vaikea ymmärtää. Tämä sähkökentän ominaisuus (voimakkuus) on fysikaalinen suure, joka on yhtä suuri kuin positiivisen testivarauksen, joka sijaitsee tietyssä pisteessä avaruudessa, vaikutusvoiman suhde sen arvoon. Tässä on yksi erityinen näkökohta. Tämä fyysinen määrä on vektori. Sen suunta on sama kuin positiiviseen testivaraukseen vaikuttavan voiman suunta. Sinun tulisi myös vastata yhteen hyvin yleiseen kysymykseen ja huomioida, että sähkökentän voimakkuusominaisuus on juuri intensiteetti. Ja mitä tapahtuu liikkumattomille ja muuttumattomille aiheille? Niiden sähkökenttää pidetään sähköstaattisena. Kun työskentelet pistelatauksella jakiinnostus jännityksen tutkimiseen saadaan voimalinjoista ja Coulombin laista. Mitä ominaisuuksia täällä on?
Coulombin laki ja voimalinjat
Sähkökentän ominaisvoima toimii tässä tapauksessa vain pistevaraukselle, joka sijaitsee tietyn säteen etäisyydellä siitä. Ja jos otamme tämän arvon modulo, niin meillä on Coulombin kenttä. Siinä vektorin suunta riippuu suoraan varauksen merkistä. Joten jos se on positiivinen, kenttä "liikkuu" sädettä pitkin. Päinvastaisessa tilanteessa vektori suunnataan suoraan itse varaukseen. Saadaksesi visuaalisen käsityksen siitä, mitä ja miten tapahtuu, voit löytää ja tutustua piirustuksiin, jotka osoittavat voimalinjat. Sähkökentän tärkeimmät ominaisuudet oppikirjoissa, vaikkakin melko vaikeasti selitettävissä, mutta piirustukset, niille pitäisi antaa ansionsa, ne ovat korkealaatuisia. Totta, on syytä huomata sellainen kirjojen ominaisuus: kun rakennetaan piirustuksia voimalinjoista, niiden tiheys on verrannollinen jännitysvektorin moduuliin. Tämä on pieni vihje, joka voi olla suureksi avuksi tiedonhallinnassa tai kokeessa.
Potentiaalia
Lataus liikkuu aina, kun voimatasapainoa ei ole. Tämä kertoo meille, että tässä tapauksessa sähkökentällä on potentiaalienergia. Toisin sanoen se voi tehdä jonkin verran työtä. Katsotaanpa pientä esimerkkiä. Sähkökenttä on siirtänyt varauksen pisteestäJa B:ssä. Tämän seurauksena kentän potentiaalienergia vähenee. Se tapahtuu, koska työ on tehty. Tämä sähkökentän tehoominaisuus ei muutu, jos liike tehdään ulkopuolisen vaikutuksen alaisena. Tässä tapauksessa potentiaalienergia ei vähene, vaan kasvaa. Lisäksi tämä sähkökentän fyysinen ominaisuus muuttuu suoraan suhteessa siihen kohdistuvaan ulkoiseen voimaan, joka liikutti varausta sähkökentässä. On huomattava, että tässä tapauksessa kaikki tehty työ käytetään potentiaalisen energian lisäämiseen. Aiheen ymmärtämiseksi otetaan seuraava esimerkki. Meillä on siis positiivinen varaus. Se sijaitsee harkittavan sähkökentän ulkopuolella. Tästä johtuen vaikutus on niin pieni, että se voidaan jättää huomiotta. Syntyy ulkoinen voima, joka tuo varauksen sähkökenttään. Hän tekee liikkumiseen tarvittavat työt. Tässä tapauksessa kentän voimat voitetaan. Siten syntyy toimintapotentiaali, mutta jo itse sähkökentässä. On huomattava, että tämä voi olla heterogeeninen indikaattori. Joten energiaa, joka liittyy kuhunkin tiettyyn positiivisen varauksen yksikköön, kutsutaan kentän potentiaaliksi siinä kohdassa. Se on numeerisesti yhtä suuri kuin työ, jonka ulkoinen voima teki kohteen siirtämiseksi tiettyyn paikkaan. Kenttäpotentiaali mitataan voltteina.
Jännite
Missä tahansa sähkökentässä voit tarkkailla, kuinka positiiviset varaukset "siirtyvät" korkeapotentiaalisista pisteistä niihin, joilla on alhaiset tämän parametrin arvot. Negatiivit seuraavat tätä polkua päinvastaiseen suuntaan. Mutta molemmissa tapauksissa tämä tapahtuu vain potentiaalisen energian läsnäolon vuoksi. Siitä lasketaan jännite. Tätä varten on tiedettävä arvo, jolla kentän potentiaalienergia on pienentynyt. Jännite on numeerisesti yhtä suuri kuin työ, joka tehtiin positiivisen varauksen siirtämiseksi kahden tietyn pisteen välillä. Tästä näkyy mielenkiintoinen kirjeenvaihto. Joten jännite ja potentiaaliero ovat tässä tapauksessa sama fyysinen kokonaisuus.
Sähkökenttien superpositio
Olemme siis tarkastelleet sähkökentän pääominaisuuksia. Mutta aiheen ymmärtämiseksi paremmin, ehdotamme lisäksi, että harkitaan useita parametreja, jotka voivat olla tärkeitä. Ja aloitamme sähkökenttien superpositiosta. Aiemmin pohdimme tilanteita, joissa oli vain yksi erityinen maksu. Mutta niitä on pelloilla paljon! Siksi, kun otetaan huomioon tilanne lähellä todellisuutta, kuvitellaan, että meillä on useita maksuja. Sitten käy ilmi, että vektorien yhteenlaskua noudattavat voimat vaikuttavat koehenkilöön. Myös superpositioperiaate sanoo, että monimutkainen liike voidaan jakaa kahteen tai useampaan yksinkertaiseen. On mahdotonta kehittää realistista liikemallia ilman superpositiota. Toisin sanoen hiukkaseen, jota tarkastelemme olemassa olevissa olosuhteissa, vaikuttavat erilaiset varaukset, joista jokaisella on omansasähkökenttä.
Käytä
On huomattava, että nyt sähkökentän mahdollisuuksia ei hyödynnetä täysimääräisesti. Jopa olisi oikeampaa sanoa, että me tuskin käytämme sen potentiaalia. Chizhevskyn kattokruunu voidaan mainita sähkökentän mahdollisuuksien käytännön toteutuksena. Aiemmin, viime vuosisadan puolivälissä, ihmiskunta alkoi tutkia avaruutta. Mutta tutkijoilla oli monia ratkaisemattomia kysymyksiä. Yksi niistä on ilma ja sen haitalliset komponentit. Neuvostoliiton tiedemies Chizhevsky, joka oli samalla kiinnostunut sähkökentän energiaominaisuuksista, otti ratkaisun tähän ongelmaan. Ja on huomattava, että hän sai todella hyvän kehityksen. Tämä laite perustui tekniikkaan luoda aeroionisia ilmavirtoja pienistä purkauksista johtuen. Mutta artikkelin puitteissa meitä ei kiinnosta niinkään itse laite, vaan sen toimintaperiaate. Tosiasia on, että Chizhevsky-kattokruunun toimintaan ei käytetty kiinteää virtalähdettä, vaan sähkökenttää! Energian keskittämiseen käytettiin erityisiä kondensaattoreita. Ympäristön sähkökentän energiaominaisuus vaikutti merkittävästi laitteen onnistumiseen. Eli tämä laite on kehitetty erityisesti avaruusaluksille, jotka on kirjaimellisesti täynnä elektroniikkaa. Se sai virtaa muiden vakiovirtalähteisiin kytkettyjen laitteiden toiminnan tuloksista. On huomioitava, että suunnasta ei luovuttu, ja nyt tutkitaan mahdollisuutta ottaa energiaa sähkökentästä. Totuus,On huomattava, että merkittävää edistystä ei ole vielä saavutettu. On myös huomioitava meneillään olevan tutkimuksen suhteellisen pieni mittakaava ja se, että suurimman osan niistä tekevät vapaaehtoiset keksijät.
Mihin sähkökenttien ominaisuudet vaikuttavat?
Miksi opiskella niitä? Kuten aiemmin mainittiin, sähkökentän ominaisuuksia ovat voimakkuus, jännite ja potentiaali. Tavallisen tavallisen ihmisen elämässä nämä parametrit eivät voi ylpeillä merkittävällä vaikutuksella. Mutta kun herää kysymyksiä, että pitäisi tehdä jotain suurta ja monimutkaista, niiden huomioimatta jättäminen on luksusta. Tosiasia on, että liiallinen määrä elektronisia kenttiä (tai niiden liiallinen voimakkuus) aiheuttaa häiriöitä laitteiden signaalien lähettämisessä. Tämä johtaa lähetetyn tiedon vääristymiseen. On huomattava, että tämä ei ole ainoa tämäntyyppinen ongelma. Tekniikan valkoisen kohinan lisäksi liian voimakkaat elektroniset kentät voivat vaikuttaa negatiivisesti ihmiskehon toimintaan. On huomattava, että huoneen pientä ionisaatiota pidetään edelleen siunauksena, koska se edistää pölyn laskeutumista ihmisen asunnon pinnoille. Mutta jos tarkastellaan, kuinka paljon kaikenlaisia laitteita (jääkaappeja, televisioita, kattiloita, puhelimia, sähköjärjestelmiä ja niin edelleen) on kodeissamme, voimme päätellä, että tämä ei valitettavasti ole hyväksi terveydellemme. On huomattava, että sähkökenttien alhaiset ominaisuudet eivät aiheuta meille melkein mitään haittaa, alkaenIhmiskunta on pitkään tottunut kosmiseen säteilyyn. Mutta elektroniikasta on vaikea sanoa. Kaikesta tästä ei tietenkään ole mahdollista kieltäytyä, mutta on mahdollista minimoida onnistuneesti sähkökenttien negatiivinen vaikutus ihmiskehoon. Tähän muuten riittää soveltaa energiatehokkaan tekniikan käytön periaatteita, jotka mahdollistavat mekanismien toiminta-ajan minimoimisen.
Johtopäätös
Tutkimme, mikä fysikaalinen suure on sähkökentän ominaisuus, missä mitä käytetään, mikä on kehityksen potentiaali ja niiden käyttö arjessa. Mutta silti haluaisin lisätä muutaman viimeisen sanan aiheesta. On huomattava, että niistä oli kiinnostunut melko suuri joukko ihmisiä. Yhden historian näkyvimmistä jälkistä jätti kuuluisa serbialainen keksijä Nikola Tesla. Tässä hän onnistui saavuttamaan huomattavaa menestystä suunnitelmiensa toteuttamisessa, mutta valitettavasti ei energiatehokkuuden kann alta. Siksi, jos on halu työskennellä tähän suuntaan, on paljon löytämättömiä mahdollisuuksia.
