Vlastnosti a charakteristiky elektrického pole studují téměř všichni techničtí specialisté. Ale vysokoškolský kurz je často psán složitým a nesrozumitelným jazykem. Proto budou v rámci článku popisovány charakteristiky elektrických polí přístupným způsobem, aby je pochopil každý. Kromě toho budeme věnovat zvláštní pozornost vzájemně souvisejícím pojmům (superpozici) a možnostem rozvoje této oblasti fyziky.
Obecné informace
Podle moderních konceptů spolu elektrické náboje přímo neinteragují. Z toho vyplývá zajímavá vlastnost. Takže každé nabité těleso má své vlastní elektrické pole v okolním prostoru. Ovlivňuje další subjekty. Charakteristiky elektrických polí jsou pro nás zajímavé, protože ukazují vliv pole na elektrické náboje a sílu, s jakou je veden. Jaký závěr lze z toho vyvodit? Nabitá tělesa nemají vzájemný přímý účinek. K tomu se používají elektrická pole. Jak je lze prozkoumat? K tomu můžete použít zkušební náboj – paprsek malých bodových částic, který neníbude mít významný dopad na stávající strukturu. Jaké jsou tedy vlastnosti elektrického pole? Jsou tři: napětí, napětí a potenciál. Každý z nich má své vlastní charakteristiky a sféry vlivu na částice.
Elektrické pole: co to je?
Než ale přejdeme k hlavnímu tématu článku, musíte mít určité znalosti. Pokud jsou, pak lze tuto část bezpečně přeskočit. Nejprve se podívejme na otázku důvodu existence elektrického pole. Aby tomu tak bylo, je potřeba nabití. Navíc vlastnosti prostoru, ve kterém nabité těleso sídlí, se musí lišit od těch, kde neexistuje. Existuje zde taková vlastnost: pokud je náboj umístěn v určitém souřadnicovém systému, změny nenastanou okamžitě, ale pouze při určité rychlosti. Budou se jako vlny šířit prostorem. To bude doprovázeno výskytem mechanických sil, které působí na jiné nosiče v tomto souřadnicovém systému. A tady se dostáváme k tomu hlavnímu! Vznikající síly nejsou výsledkem přímého vlivu, ale interakcí prostřednictvím prostředí, které se kvalitativně změnilo. Prostor, ve kterém k takovým změnám dochází, se nazývá elektrické pole.
Funkce
Náboj umístěný v elektrickém poli se pohybuje ve směru síly, která na něj působí. Je možné dosáhnout stavu klidu? Ano, je to docela reálné. Ale k tomu musí být síla elektrického pole některými vyváženajiný vliv. Jakmile dojde k nerovnováze, náboj se dá znovu do pohybu. Směr v tomto případě bude záviset na větší síle. I když pokud jich bude hodně, konečným výsledkem bude něco vyváženého a univerzálního. Pro lepší představu, s čím musíte pracovat, jsou znázorněny siločáry. Jejich směry odpovídají působícím silám. Je třeba poznamenat, že siločáry mají začátek i konec. Jinými slovy, neuzavírají se do sebe. Začínají na kladně nabitých tělech a končí na záporných. To není vše, podrobněji o siločárách, jejich teoretickém pozadí a praktickém provedení si v textu povíme trochu dále a zvážíme je společně s Coulombovým zákonem.
Síla elektrického pole
Tato charakteristika se používá ke kvantifikaci elektrického pole. To je docela těžké pochopit. Tato charakteristika elektrického pole (síla) je fyzikální veličina rovna poměru síly působení na kladný zkušební náboj, který se nachází v určitém bodě prostoru, k jeho hodnotě. Je zde jeden zvláštní aspekt. Tato fyzikální veličina je vektor. Jeho směr se shoduje se směrem síly, která působí na kladný zkušební náboj. Měli byste také odpovědět na jednu velmi častou otázku a poznamenat, že charakteristikou síly elektrického pole je právě intenzita. A co se děje s nehybnými a neměnnými subjekty? Jejich elektrické pole je považováno za elektrostatické. Při práci s bodovým nábojem azájem o studium napětí zajišťují siločáry a Coulombův zákon. Jaké funkce zde existují?
Coulombův zákon a siločáry
Sílová charakteristika elektrického pole v tomto případě funguje pouze pro bodový náboj, který se od něj nachází ve vzdálenosti určitého poloměru. A pokud vezmeme tuto hodnotu modulo, pak budeme mít Coulombovo pole. V něm směr vektoru přímo závisí na znaménku náboje. Pokud je tedy kladná, pole se bude „pohybovat“po poloměru. V opačné situaci bude vektor směřovat přímo na samotný náboj. Pro vizuální pochopení toho, co se děje a jak, si můžete najít a seznámit se s nákresy, které ukazují siločáry. Hlavní charakteristiky elektrického pole v učebnicích, i když je poměrně obtížné vysvětlit, ale kresby, měly by být věnovány, jsou vysoce kvalitní. Je pravda, že bychom si měli všimnout takového rysu knih: při vytváření výkresů siločar je jejich hustota úměrná modulu vektoru napětí. Toto je malá nápověda, která může velmi pomoci při kontrole znalostí nebo zkoušce.
Potenciální
Náboj se vždy pohybuje, když není rovnováha sil. To nám říká, že v tomto případě má elektrické pole potenciální energii. Jinými slovy, může to udělat nějakou práci. Podívejme se na malý příklad. Elektrické pole přesunulo náboj z boduA v B. V důsledku toho dochází k poklesu potenciální energie pole. Stává se to, protože práce byla vykonána. Tato výkonová charakteristika elektrického pole se nezmění, pokud byl pohyb proveden pod vnějším vlivem. V tomto případě se potenciální energie nesníží, ale zvýší. Navíc se tato fyzikální charakteristika elektrického pole bude měnit přímo úměrně s aplikovanou vnější silou, která pohybovala nábojem v elektrickém poli. Je třeba poznamenat, že v tomto případě bude veškerá vykonaná práce vynaložena na zvýšení potenciální energie. Pro pochopení tématu si uveďme následující příklad. Máme tedy kladný náboj. Nachází se mimo uvažované elektrické pole. Díky tomu je dopad tak malý, že jej lze ignorovat. Vzniká vnější síla, která vnáší do elektrického pole náboj. Dělá práci nezbytnou k pohybu. V tomto případě jsou síly pole překonány. Vzniká tedy akční potenciál, ale již v samotném elektrickém poli. Je třeba poznamenat, že se může jednat o heterogenní ukazatel. Takže energie, která se vztahuje ke každé konkrétní jednotce kladného náboje, se nazývá potenciál pole v tomto bodě. Číselně se rovná práci, kterou vykonala vnější síla k přesunu předmětu na dané místo. Potenciál pole se měří ve voltech.
Napětí
V jakémkoli elektrickém poli můžete pozorovat, jak kladné náboje „migrují“z bodů s vysokým potenciálem do těch, které mají nízké hodnoty tohoto parametru. Negativa jdou touto cestou v opačném směru. Ale v obou případech se to děje pouze kvůli přítomnosti potenciální energie. Z něj se vypočítá napětí. K tomu je nutné znát hodnotu, o kterou se potenciální energie pole zmenšila. Napětí se numericky rovná práci, která byla vykonána pro přenos kladného náboje mezi dvěma konkrétními body. Z toho je vidět zajímavá korespondence. Rozdíl napětí a potenciálu je tedy v tomto případě stejná fyzická entita.
Superpozice elektrických polí
Zvážili jsme tedy hlavní charakteristiky elektrického pole. Ale abychom lépe porozuměli tématu, navrhujeme dodatečně zvážit řadu parametrů, které mohou být důležité. A začneme superpozicí elektrických polí. Dříve jsme zvažovali situace, kdy došlo pouze k jednomu konkrétnímu náboji. Ale na polích je jich spousta! Uvažujme tedy s ohledem na situaci blízkou realitě, že máme několik nábojů. Pak se ukáže, že na pokusný subjekt budou působit síly, které se řídí pravidlem sčítání vektorů. Také princip superpozice říká, že složitý pohyb lze rozdělit na dva nebo více jednoduchých. Je nemožné vytvořit realistický pohybový model bez zohlednění superpozice. Jinými slovy, částice, kterou uvažujeme za stávajících podmínek, je ovlivněna různými náboji, z nichž každý má svůj vlastníelektrické pole.
Použít
Je třeba poznamenat, že nyní možnosti elektrického pole nejsou plně využívány. I když by bylo správnější říci, jeho potenciál je u nás téměř nevyužíván. Chiževského lustr lze uvést jako praktickou realizaci možností elektrického pole. Dříve, v polovině minulého století, začalo lidstvo zkoumat vesmír. Ale vědci měli mnoho nevyřešených otázek. Jedním z nich je vzduch a jeho škodlivé složky. Řešením tohoto problému se chopil sovětský vědec Čiževskij, který se zároveň zajímal o energetickou charakteristiku elektrického pole. A nutno podotknout, že dostal opravdu dobrý vývoj. Toto zařízení bylo založeno na technice vytváření proudů aeroiontového vzduchu díky malým výbojům. Ale v rámci článku nás nezajímá ani tak samotné zařízení, jako princip jeho fungování. Faktem je, že pro fungování Chiževského lustru nebyl použit stacionární zdroj energie, ale elektrické pole! Ke koncentraci energie byly použity speciální kondenzátory. Energetická charakteristika elektrického pole prostředí významně ovlivnila úspěšnost zařízení. To znamená, že toto zařízení bylo vyvinuto speciálně pro kosmické lodě, které jsou doslova napěchované elektronikou. Byl napájen výsledky činnosti jiných zařízení připojených na konstantní zdroje energie. Nutno podotknout, že směr nebyl opuštěn a nyní se zkoumá možnost odebírání energie z elektrického pole. Pravda,Je třeba poznamenat, že dosud nebylo dosaženo významného pokroku. Je také nutné poznamenat relativně malý rozsah probíhajícího výzkumu a skutečnost, že většinu z nich provádějí dobrovolní vynálezci.
Jaké jsou vlastnosti elektrických polí ovlivněny?
Proč je studovat? Jak již bylo zmíněno dříve, charakteristiky elektrického pole jsou síla, napětí a potenciál. V životě obyčejného obyčejného člověka se tyto parametry nemohou pochlubit významným vlivem. Ale když vyvstanou otázky, že by se mělo udělat něco velkého a složitého, pak je nezvažovat je luxus. Faktem je, že nadměrný počet elektronických polí (nebo jejich nadměrná síla) vede k rušení přenosu signálů zařízením. To vede ke zkreslení přenášených informací. Nutno podotknout, že to není jediný problém tohoto typu. Kromě bílého šumu techniky mohou fungování lidského těla negativně ovlivnit i nadměrně silná elektronická pole. Je třeba poznamenat, že malá ionizace místnosti je stále považována za požehnání, protože přispívá k usazování prachu na povrchu lidského obydlí. Ale když se podíváte na to, kolik všemožných zařízení (ledničky, televize, kotle, telefony, energetické systémy atd.) máme v našich domovech, můžeme dojít k závěru, že to bohužel není dobré pro naše zdraví. Je třeba poznamenat, že nízké charakteristiky elektrických polí nám téměř neškodí, protože doLidstvo je už dávno zvyklé na kosmické záření. Ale o elektronice těžko říct. To vše samozřejmě nebude možné odmítnout, ale je možné úspěšně minimalizovat negativní dopad elektrických polí na lidské tělo. K tomu mimochodem stačí uplatňovat principy energeticky efektivního využívání technologií, které počítají s minimalizací provozní doby mechanismů.
Závěr
Zkoumali jsme, jaká fyzikální veličina je charakteristická pro elektrické pole, kde se co používá, jaký je potenciál vývoje a jeho aplikace v každodenním životě. Ale přesto bych rád dodal pár slov na závěr k tématu. Nutno podotknout, že se o ně zajímalo poměrně velké množství lidí. Jednu z nejviditelnějších stop v historii zanechal slavný srbský vynálezce Nikola Tesla. V tomto se mu podařilo dosáhnout značného úspěchu při realizaci svých plánů, ale bohužel ne z hlediska energetické účinnosti. Pokud tedy existuje chuť pracovat tímto směrem, existuje mnoho neobjevených příležitostí.
