Elektriskā lauka īpašības un raksturlielumus pēta gandrīz visi tehniskie speciālisti. Bet augstskolas kurss bieži tiek uzrakstīts sarežģītā un nesaprotamā valodā. Tāpēc raksta ietvaros elektrisko lauku raksturlielumi tiks aprakstīti pieejamā veidā, lai katrs cilvēks tos varētu saprast. Turklāt īpašu uzmanību pievērsīsim savstarpēji saistītiem jēdzieniem (superpozīcijai) un šīs fizikas jomas attīstības iespējām.
Vispārīga informācija
Saskaņā ar mūsdienu koncepcijām elektriskie lādiņi savstarpēji tiešā veidā neiedarbojas. No tā izriet interesanta iezīme. Tātad katram lādētam ķermenim apkārtējā telpā ir savs elektriskais lauks. Tas ietekmē citas vienības. Elektrisko lauku raksturlielumi mūs interesē, jo parāda lauka ietekmi uz elektriskajiem lādiņiem un spēku, ar kādu tas tiek veikts. Kādu secinājumu no tā var izdarīt? Uzlādētiem ķermeņiem nav savstarpējas tiešas ietekmes. Šim nolūkam tiek izmantoti elektriskie lauki. Kā tos var izpētīt? Lai to izdarītu, varat izmantot testa lādiņu - nelielu punktu daļiņu staru, kas navbūtiski ietekmēs esošo struktūru. Tātad, kādas ir elektriskā lauka īpašības? Ir trīs no tiem: spriedze, spriedze un potenciāls. Katrai no tām ir savas īpašības un ietekmes sfēras uz daļiņām.
Elektriskais lauks: kas tas ir?
Bet pirms pāriet pie raksta galvenās tēmas, jums ir jābūt zināmām zināšanām. Ja tie ir, tad šo daļu var droši izlaist. Vispirms apskatīsim jautājumu par elektriskā lauka pastāvēšanas iemeslu. Lai tā būtu, ir nepieciešama maksa. Turklāt telpas, kurā atrodas uzlādētais ķermenis, īpašībām ir jāatšķiras no tām, kur tā nepastāv. Šeit ir tāda iezīme: ja lādiņš tiek ievietots noteiktā koordinātu sistēmā, tad izmaiņas nenotiks uzreiz, bet tikai ar noteiktu ātrumu. Tie, tāpat kā viļņi, izplatīsies kosmosā. To pavadīs mehānisku spēku parādīšanās, kas iedarbojas uz citiem nesējiem šajā koordinātu sistēmā. Un te nu mēs nonākam pie galvenā! Jaunie spēki nav tiešas ietekmes rezultāts, bet gan mijiedarbības rezultāts caur vidi, kas ir kvalitatīvi mainījusies. Telpu, kurā notiek šādas izmaiņas, sauc par elektrisko lauku.
Funkcijas
Elektriskajā laukā izvietots lādiņš pārvietojas spēka virzienā, kas uz to iedarbojas. Vai ir iespējams sasniegt miera stāvokli? Jā, tas ir diezgan reāli. Bet šim nolūkam elektriskā lauka stiprums dažiem ir jāsabalansēcita ietekme. Tiklīdz rodas nelīdzsvarotība, lādiņš atkal sāk kustēties. Virziens šajā gadījumā būs atkarīgs no lielāka spēka. Lai gan, ja to ir daudz, gala rezultāts būs kaut kas līdzsvarots un universāls. Lai labāk iedomāties, ar ko jums jāstrādā, ir attēlotas spēka līnijas. To virzieni atbilst darbības spēkiem. Jāņem vērā, ka spēka līnijām ir gan sākums, gan beigas. Citiem vārdiem sakot, viņi nenoslēdzas sevī. Tie sākas ar pozitīvi lādētiem ķermeņiem un beidzas ar negatīviem. Tas vēl nav viss, sīkāk par spēka līnijām, to teorētisko pamatojumu un praktisko ieviešanu tekstā runāsim nedaudz tālāk un aplūkosim kopā ar Kulona likumu.
Elektriskā lauka stiprums
Šo raksturlielumu izmanto elektriskā lauka kvantitatīvai noteikšanai. To ir diezgan grūti saprast. Šis elektriskā lauka raksturlielums (stiprums) ir fizikāls lielums, kas vienāds ar pozitīvā testa lādiņa, kas atrodas noteiktā telpas punktā, iedarbības spēka attiecību pret tā vērtību. Šeit ir viens īpašs aspekts. Šis fiziskais lielums ir vektors. Tās virziens sakrīt ar spēka virzienu, kas iedarbojas uz pozitīvo testa lādiņu. Jums vajadzētu arī atbildēt uz vienu ļoti izplatītu jautājumu un ņemt vērā, ka elektriskā lauka stiprums ir tieši tā intensitāte. Un kas notiek ar nekustīgiem un nemainīgiem subjektiem? Viņu elektriskais lauks tiek uzskatīts par elektrostatisko. Strādājot ar punktu lādiņu uninteresi par spriedzes izpēti nodrošina spēka līnijas un Kulona likums. Kādas funkcijas šeit pastāv?
Kulona likums un spēka līnijas
Elektriskajam laukam raksturīgais spēks šajā gadījumā darbojas tikai punktveida lādiņam, kas atrodas noteikta rādiusa attālumā no tā. Un, ja mēs ņemam šo vērtību modulo, tad mums būs Kulona lauks. Tajā vektora virziens ir tieši atkarīgs no lādiņa zīmes. Tātad, ja tas ir pozitīvs, tad lauks "pārvietosies" pa rādiusu. Pretējā situācijā vektors tiks novirzīts tieši uz pašu lādiņu. Lai vizuāli saprastu, kas un kā notiek, varat atrast un iepazīties ar zīmējumiem, kuros redzamas spēka līnijas. Galvenie elektriskā lauka raksturlielumi mācību grāmatās, lai arī diezgan grūti izskaidrojami, bet zīmējumi, tiem vajadzētu dot savu, tie ir kvalitatīvi. Tiesa, jāatzīmē tāda grāmatu iezīme: veidojot spēka līniju rasējumus, to blīvums ir proporcionāls spriedzes vektora modulim. Šis ir neliels ieteikums, kas var būt ļoti noderīgs zināšanu kontrolē vai eksāmenā.
Potenciāls
Lādiņš vienmēr kustas, ja nav spēku līdzsvara. Tas mums norāda, ka šajā gadījumā elektriskajam laukam ir potenciālā enerģija. Citiem vārdiem sakot, tas var paveikt kādu darbu. Apskatīsim nelielu piemēru. Elektriskais lauks ir izkustinājis lādiņu no punktaUn B. Rezultātā notiek lauka potenciālās enerģijas samazināšanās. Tas notiek tāpēc, ka darbs ir padarīts. Šis elektriskā lauka jaudas raksturlielums nemainīsies, ja kustība tiks veikta ārējā ietekmē. Šajā gadījumā potenciālā enerģija nevis samazināsies, bet palielināsies. Turklāt šī elektriskā lauka fizikālā īpašība mainīsies tieši proporcionāli pieliktajam ārējam spēkam, kas pārvietoja lādiņu elektriskajā laukā. Jāpiebilst, ka šajā gadījumā viss paveiktais darbs tiks tērēts potenciālās enerģijas palielināšanai. Lai saprastu tēmu, ņemsim šādu piemēru. Tātad mums ir pozitīvs lādiņš. Tas atrodas ārpus aplūkojamā elektriskā lauka. Sakarā ar to ietekme ir tik maza, ka to var ignorēt. Rodas ārējs spēks, kas ievieš lādiņu elektriskajā laukā. Viņa veic darbu, kas nepieciešams, lai pārvietotos. Šajā gadījumā lauka spēki tiek pārvarēti. Tādējādi rodas darbības potenciāls, bet jau pašā elektriskajā laukā. Jāatzīmē, ka tas var būt neviendabīgs rādītājs. Tātad enerģiju, kas attiecas uz katru konkrēto pozitīvā lādiņa vienību, sauc par lauka potenciālu šajā punktā. Tas ir skaitliski vienāds ar darbu, ko veica ārējs spēks, lai pārvietotu objektu uz noteiktu vietu. Lauka potenciālu mēra voltos.
Spriegums
Jebkurā elektriskajā laukā var novērot, kā pozitīvi lādiņi "migrē" no punktiem ar augstu potenciālu uz tiem, kuriem ir zemas šī parametra vērtības. Negatīvie seko šim ceļam pretējā virzienā. Bet abos gadījumos tas notiek tikai potenciālās enerģijas klātbūtnes dēļ. No tā tiek aprēķināts spriegums. Lai to izdarītu, ir jāzina vērtība, par kādu lauka potenciālā enerģija ir kļuvusi mazāka. Spriegums ir skaitliski vienāds ar darbu, kas tika veikts, lai pārnestu pozitīvu lādiņu starp diviem konkrētiem punktiem. No tā var redzēt interesantu saraksti. Tātad spriegums un potenciāla atšķirība šajā gadījumā ir viena un tā pati fiziska vienība.
Elektrisko lauku superpozīcija
Tātad, mēs esam apsvēruši galvenās elektriskā lauka īpašības. Bet, lai labāk izprastu tēmu, mēs piedāvājam papildus apsvērt vairākus parametrus, kas var būt svarīgi. Un mēs sāksim ar elektrisko lauku superpozīciju. Iepriekš mēs izskatījām situācijas, kurās bija tikai viens konkrēts lādiņš. Bet laukos tādu ir daudz! Tāpēc, ņemot vērā situāciju tuvu realitātei, iedomāsimies, ka mums ir vairākas maksas. Tad izrādās, ka spēki, kas pakļaujas vektoru saskaitīšanas likumam, iedarbosies uz izmēģinājuma subjektu. Arī superpozīcijas princips saka, ka sarežģītu kustību var iedalīt divās vai vairākās vienkāršās. Nav iespējams izstrādāt reālistisku kustības modeli, neņemot vērā superpozīciju. Citiem vārdiem sakot, daļiņu, kuru mēs apsveram esošajos apstākļos, ietekmē dažādi lādiņi, no kuriem katram ir savselektriskais lauks.
Izmantot
Jāatzīmē, ka šobrīd elektriskā lauka iespējas netiek pilnībā izmantotas. Pat, pareizāk būtu teikt, tā potenciālu mēs gandrīz neizmantojam. Kā elektriskā lauka iespēju praktisku realizāciju var minēt Čiževska lustru. Agrāk, pagājušā gadsimta vidū, cilvēce sāka pētīt kosmosu. Taču zinātniekiem bija daudz neatrisinātu jautājumu. Viens no tiem ir gaiss un tā kaitīgās sastāvdaļas. Šīs problēmas risinājumam pievērsās padomju zinātnieks Čiževskis, kuru tajā pašā laikā interesēja elektriskā lauka raksturīgā enerģija. Un jāatzīmē, ka viņš ieguva patiešām labu attīstību. Šīs ierīces pamatā bija paņēmiens aerojonu gaisa plūsmu radīšanai nelielu izlāžu dēļ. Bet raksta ietvaros mūs interesē ne tik daudz pati ierīce, cik tās darbības princips. Fakts ir tāds, ka Čiževska lustras darbībai tika izmantots nevis stacionārs strāvas avots, bet gan elektriskais lauks! Enerģijas koncentrēšanai tika izmantoti īpaši kondensatori. Apkārtējās vides elektriskā lauka enerģētiskā īpašība būtiski ietekmēja ierīces panākumus. Tas ir, šī ierīce tika izstrādāta īpaši kosmosa kuģiem, kas burtiski ir pieblīvēti ar elektroniku. To darbināja citu ar pastāvīgiem strāvas avotiem savienotu ierīču darbības rezultāti. Jāpiebilst, ka virziens netika atmests, un šobrīd tiek pētīta iespēja ņemt enerģiju no elektriskā lauka. patiesība,Jāatzīmē, ka būtisks progress vēl nav sasniegts. Jāņem vērā arī notiekošo pētījumu salīdzinoši nelielais apjoms un tas, ka lielāko daļu no tiem veic brīvprātīgie izgudrotāji.
Kādi ir elektrisko lauku raksturlielumi, kurus ietekmē?
Kāpēc tās studēt? Kā minēts iepriekš, elektriskā lauka īpašības ir spēks, spriegums un potenciāls. Parasta parasta cilvēka dzīvē šie parametri nevar lepoties ar būtisku ietekmi. Bet, ja rodas jautājumi, ka ir jādara kaut kas liels un sarežģīts, tad to neņemšana vērā ir greznība. Fakts ir tāds, ka pārmērīgs elektronisko lauku skaits (vai to pārmērīgais stiprums) izraisa traucējumus iekārtu signālu pārraidē. Tas noved pie pārsūtītās informācijas sagrozīšanas. Jāpiebilst, ka šī nav vienīgā šāda veida problēma. Papildus tehnoloģiju b altajam trokšņam cilvēka ķermeņa darbību var negatīvi ietekmēt arī pārmērīgi spēcīgi elektroniskie lauki. Jāatzīmē, ka neliela telpas jonizācija joprojām tiek uzskatīta par svētību, jo tā veicina putekļu nogulsnēšanos uz cilvēka mājokļa virsmām. Bet, ja paskatās, cik daudz visdažādāko iekārtu (ledusskapju, televizoru, boileru, telefonu, elektroapgādes sistēmu un tā tālāk) atrodas mūsu mājās, varam secināt, ka diemžēl tas nenāk par labu mūsu veselībai. Jāpiebilst, ka zemie elektrisko lauku raksturlielumi mums gandrīz nekaitē, kopš līdzCilvēce jau sen ir pieradusi pie kosmiskā starojuma. Bet par elektroniku grūti pateikt. Protams, no tā visa nebūs iespējams atteikties, taču ir iespējams veiksmīgi minimizēt elektrisko lauku negatīvo ietekmi uz cilvēka ķermeni. Tam, starp citu, pietiek pielietot energoefektīvas tehnoloģiju izmantošanas principus, kas paredz maksimāli samazināt mehānismu darbības laiku.
Secinājums
Pārbaudījām, kāds fiziskais lielums ir elektriskajam laukam raksturīgs, kur ko izmanto, kāds ir izstrādņu potenciāls un to pielietojums ikdienā. Tomēr es vēlos piebilst dažus pēdējos vārdus par tēmu. Jāpiebilst, ka par tiem interesējās diezgan liels skaits cilvēku. Vienu no redzamākajām pēdām vēsturē atstāja slavenais serbu izgudrotājs Nikola Tesla. Tajā viņam izdevās gūt ievērojamus panākumus savu plānu īstenošanā, bet diemžēl ne energoefektivitātes ziņā. Tāpēc, ja ir vēlme darboties šajā virzienā, ir daudz neatklātu iespēju.
