Чем создается электрическое поле

Электрическое поле – феномен, который изучает классическая электродинамика. Наряду с магнитным и электромагнитным полем термин «электрическое поле» является одним из фундаментальных в современной физической науке. С использованием этого термина и понятия электрического заряда можно описать намного большее количество природных явлений, чем может показаться неосведомлённому в физике человеку.

Электрическим полем называется специфическая разновидность материи, формируемая микротелами, имеющими заряды. Тем не менее, это не только совокупность заряженных тел: данным термином именуется также микрополе, которое формирует в пространстве каждое заряженное тело. Именно совокупность этих микрополей и создаёт электрические поля в привычном для нас понимании.

Существование и непрерывное функционирование электрического поля обусловлено непрерывным взаимодействием частиц, имеющих заряды, в ходе которого они непосредственно сообщают электромагнитную энергию один другому посредством электрических полей, которые окружают каждое из них. Графически электрическое поле следует изображать в виде схематичной совокупности линий, в физической науке именуемых силовыми.

Силовые линии

Благодаря достижениям современной физики мы знаем, что электрические силы объясняют все химические и физические свойства веществ, от атома до животной клетки. Естествоиспытателями, которые заложили фундамент научного знания об электрическом поле, были Андре-Мари Ампер, Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл.

12 недорогих наборов электроники для самостоятельной сборки и пайки

Моя личная подборка конструкторов с Aliexpress «сделай сам» для пайки от простых за 153 до 2500 рублей. Дочке 5 лет — надо приучать к паяльнику))) — пусть пока хотя-бы смотрит — переходи посмотреть, один светодиодный куб чего только стоит

Электрический заряд

Понятие электрического заряда занимает центральное место в классической теории электромагнетизма. Электрическим зарядом в физике называется величина, которая характеризует способность объектов входить в электрические взаимодействия. Следует подчеркнуть, что тела с одноимёнными зарядами всегда отталкиваются, а тела с разноимёнными – притягиваются друг к другу.

Электрический заряд

Фундаментальная характеристика заряда заключается в его двойственной природе: заряды бывают и положительными, и отрицательными. Так, все заряженные тела условно делятся физиками на два подтипа, при этом все тела одного из подтипа отталкивают друг друга, но притягивают тела из второго подтипа. Например, если частица А отталкивает частицу В, но частица А притягивает частицу С, то частица В тоже будет притягивать частицу С.

Физики до сих пор не выяснили, почему тела обладают этим глобальным, универсальным и, при ближайшем рассмотрении, элементарным свойством. Тем не менее, термины «отрицательный заряд» и «положительный заряд» являются противоположными проявлениями одного и того же качества.

Электрическое и магнитное поля. Занимательная физика.

Заряженная частица всегда рождается в паре с частицей противоположного заряда. Например, пара положительно и отрицательно заряженных электронов (позитрон и негатрон) появляется на свет посредством распадения фотона. При этом процессе изменения заряда не происходит, другими словами, изменение заряда равно нулю до и после «превращения» фотона.

Чтобы понять, в чём заключается сущность данной скалярной величины и из чего состоит электрическое вещество, следует изучить два фундаментальных свойства электрического заряда: квантование и сохранение заряда.

Принцип квантования заряда

Даже начинающий физик знает: в природе электрические заряды состоят из дискретных зарядов, имеющих постоянную величину, которая характеризуется как заряд электрона и обозначается символом е. Например, положительный заряд позитрона и отрицательный заряд негатрона равны по своей величине. Квантование заряда – это и есть природное уравнивание величин зарядов двух разноимённо заряженных частиц. Важное понятие в терминологии квантования – дискретность заряда. Согласно новейшим физическим теориям, заряд квантуется, то есть обладает свойством дискретности: один заряд состоит из минимальных порций зарядов, которые далее разделить невозможно.

Принцип сохранения заряда

Этот принцип следует из природы «рождения» двух миркотел, имеющих разноимённые заряды. Это фундаментальный эмпирический закон, не имеющий противоречий ни в одном из сделанных до сегодняшнего дня исследований. Дословно принцип сохранения гласит: в закрытой системе электрический заряд, носящий и другое название – алгебраическая сумма двух разноимённых зарядов, –остаётся постоянным.

Источники электрического поля: заряженные частицы и их взаимодействие

Электрическое поле создается заряженными частицами — электронами, протонами, ионами. Частицы могут иметь положительный или отрицательный заряд. Частицы с одинаковыми зарядами отталкиваются, а с разными — притягиваются. Именно благодаря этому взаимодействию и возникает электрическое поле вокруг частиц и тел.

Электрическое поле создается точечным зарядом — например, электроном или протоном. Чем больше величина заряда, тем сильнее поле вокруг него. Положительно заряженная частица создаст радиально направленное поле, отталкивающее положительные заряды и притягивающее отрицательные. И наоборот, отрицательно заряженная частица будет притягивать положительные заряды.

Закон Кулона гласит, что электрическое поле стационарных зарядов в вакууме или однородной среде изменяется пропорционально заряду источника и обратно пропорционально квадрату расстояния от источника.

То есть если заряд увеличивается в 2 раза — удваивается и сила поля. А если расстояние увеличивается в 2 раза — сила поля уменьшается в 4 раза.

Электрическое поле создается не только отдельными частицами, но и скоплениями заряженных частиц — телами. Например, если потереть пластиковую ручку о шерсть, ее поверхность приобретает избыточный отрицательный заряд. Вокруг ручки возникает электрическое поле, направленное от отрицательно заряженной поверхности вовне.

Основные характеристики электрического поля

Для описания свойств электрического поля используется ряд величин:

  • Напряженность ((E)) — сила, действующая со стороны поля на положительный заряд
  • Потенциал ((φ)) — количественная мера поля в данной точке
  • Разность потенциалов ((U)) — разность потенциалов между двумя точками поля

Чем выше напряженность поля в данной точке — тем сильнее оно будет действовать на находящийся там заряд. Например, напряженность электрического поля Земли у поверхности составляет 100-300 В/м.

Потенциал и разность потенциалов используются для сравнения «силы» поля в разных точках. Например, между поверхностью Земли и ионосферой разность потенциалов достигает 400000 В.

Понятие электрического поля и его применение в ЭЭР

Электрическое поле – это физическое поле, окружающее каждый электрический заряд и оказывающее силовое воздействие на все другие заряды.

Основные свойства электрического поля:

  1. Электрическое поле материально, то есть оно существует независимо от знаний человека.
  2. Электрическое поле создается электрическими зарядами.
  3. Электрическое поле обнаруживается благодаря взаимодействию заряженных тел.
  4. Электрическое поле действует на электрические заряды с некоторой силой.
  5. Электрическое поле невидимо, но может быть обнаружено при помощи специальных приборов.
  6. Электрическое поле — составляющая единого электромагнитного поля.
  7. Для количественного определения вводится силовая характеристика — напряженность электрического поля.

Получи помощь с рефератом от ИИ-шки
ИИ ответит за 2 минуты
Определение 2

Напряженность электрического поля – это физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на пробный положительный заряд, к величине этого заряда.

К важным параметрам электрического поля относятся напряжение и потенциал. Потенциал представляет собой отношение потенциальной энергии заряженного тела в электростатическом поле к величине данного заряда и является энергетической характеристикой электрического поля. Электроны и прочие элементарные частицы всегда осуществляют свое движение от точки, которая обладает более высоким потенциалом, к точкам с более низким, при этом часть энергии затрачивается на перемещение. Для того, чтобы поддерживать упорядоченное движение заряженных тел, на концах проводника должна поддерживаться разница потенциалов — напряжение. Чем больше данная разница, тем мощнее электрический ток на участке. Задача по поддержанию необходимой разницы потенциалов решается источниками энергии.

Начинай год правильно
Выигрывай призы на сумму 400 000 ₽

Применение электрического поля в электротехнике

Сфера применения электрического поля достаточно широка, основными из направлений являются:

  • Медицина.
  • Химия.
  • Электротехника.

Влияние электрического поля на некоторые участки человеческого тела способствуют повышению его температуры. Данное явление нашло свое применение в медицине. Специальные аппараты оказывают воздействие электрическим полем на участки тела человека, что в свою очередь становится причиной улучшения кровообращения и ускорения заживления тканей. В химической промышленности свойства электрического поля используются для разделения жидкостей. В частности, при воздействии электрического поля нефть очищается от загрязняющих компонентов. Также оно может быть использовано для обработки в процессе фильтрации воды, что значительно дешевле, чем применение сменных картриджей.

Благодаря электрическому полю был разработан способ беспроводной передачи электричества от источника потребителю. В настоящее время уже есть технология, позволяющая заряжать мобильные телефоны, без использования гибкого кабеля, который вставляется в специальный разъем телефона. Однако, пока он не позволяет передавать электроэнергию на значительное расстояние.

При выполнении разнообразных электромонтажных работ используется индикаторная светодиодная отвертка, функционирующая на основе схемы полевого транзистора. Одна из ее функции заключается в реагировании на электрическое поле. При приближении пробника к фазному проводу индикатор начинает светиться, а фактического касания с токопроводящей жилой не происходит, она способна реагировать на поле даже сквозь изоляцию. Это позволяет обнаруживать токопроводящие провода в стенах и определять точки разрыва.

Еще одним применением электрического поля в электротехнике является разработка МДП-транзисторов. Принцип их работы основывается на изменении проводимости благодаря воздействию электрического поля на полупроводник. Во всех современных электронных приборах имеется составляющая, которая функционирует благодаря электрическому полю — конденсатор. В данном устройстве заряды удерживаются на обкладках, разделенных диэлектриком, благодаря электрическому полю.

В некоторых случаях свойства электрического поля бывает необходимо нейтрализовать, так как оно способно электризовать предметы, оказавшиеся в зоне его действия, тем самым создавая препятствия для нормальной работы радиоэлектронной аппаратуры. Накопленное статическое электричество часто является причиной выхода из строя полевых транзисторов и интегральных микросхем.

Отдаленными перспективами использования электрического поля являются создание коммуникаций быстрее скорости света, перемещение между червоточинами, а также телепортация физических объектов

Определение электрического поля

Электрическое поле – это физическое поле, которое окружает заряженные частицы, такие как электроны и протоны, и воздействует на другие заряженные частицы в его окружении.

Каждая заряженная частица создает вокруг себя электрическое поле. Это поле описывается векторной величиной, которая называется электрической силой. Электрическая сила указывает направление и силу воздействия поля на другие заряженные частицы.

Электрическое поле можно представить с помощью силовых линий, которые являются кривыми линиями, указывающими направление и силу поля в каждой точке. Плотность силовых линий электрического поля показывает силу поля в данной точке. Чем плотнее линии, тем сильнее поле.

Электрическое поле слабеет с увеличением расстояния от заряда. Это означает, что сила поля уменьшается с увеличением расстояния от заряда.

Электрическое поле играет важную роль в электротехнике и электронике, так как оно позволяет управлять движением зарядов и создавать различные устройства и системы.

Закон Кулона

Закон Кулона описывает взаимодействие между двумя точечными зарядами. Он устанавливает, что сила взаимодействия между двумя зарядами прямо пропорциональна их величинам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Математически закон Кулона записывается следующим образом:

F = k * (|q1| * |q2|) / r^2

где F – сила взаимодействия между зарядами, q1 и q2 – величины зарядов, r – расстояние между зарядами, k – постоянная пропорциональности, которая зависит от единиц измерения зарядов и расстояния.

Закон Кулона демонстрирует, что заряды одного знака отталкиваются, а заряды разного знака притягиваются. Сила взаимодействия между зарядами направлена вдоль линии, соединяющей их, и имеет величину, определяемую законом Кулона.

Закон Кулона является одним из основных законов электростатики и широко применяется в различных областях, таких как электротехника, физика, химия и другие.

Чем создается электрическое поле и в чём оно проявляется?

Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.

поделиться знаниями или
запомнить страничку

  • Все категории
  • экономические 43,679
  • гуманитарные 33,657
  • юридические 17,917
  • школьный раздел 612,672
  • разное 16,911

Популярное на сайте:

Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.

Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.

Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.

Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.

  • Обратная связь
  • Правила сайта

Электрическое поле точечного заряда

Электрическое поле точечного заряда – это область пространства, в которой проявляются электрические силы, вызванные этим зарядом. Точечный заряд представляет собой источник электрического поля, которое распространяется вокруг него.

Заряды могут быть положительными или отрицательными. Положительный заряд создает электрическое поле, направленное от него, а отрицательный заряд создает поле, направленное к нему.

Сила, с которой электрическое поле действует на другой заряд, называется электрической силой. Величина этой силы зависит от величины заряда и расстояния между зарядами.

Закон Кулона описывает взаимодействие между двумя точечными зарядами. Он гласит, что электрическая сила пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

Формула закона Кулона:

F = k * (|q1| * |q2|) / r^2

где F – электрическая сила, q1 и q2 – величины зарядов, r – расстояние между зарядами, k – постоянная пропорциональности, называемая постоянной Кулона.

Электрическое поле точечного заряда можно представить с помощью силовых линий. Силовые линии выходят из положительного заряда и входят в отрицательный заряд. Вблизи зарядов силовые линии становятся плотнее и сильнее изогнутыми.

Понимание электрического поля точечного заряда важно для понимания взаимодействия зарядов и применения электрического поля в различных областях, таких как электроника, электромедицина и электростатика.

Электрическое поле системы зарядов

Электрическое поле системы зарядов – это область пространства, в которой действуют электрические силы, создаваемые зарядами системы. Каждый заряд в системе создает свое собственное электрическое поле, и общее электрическое поле системы зарядов является суммой этих полей.

Для определения электрического поля системы зарядов используется принцип суперпозиции. Согласно этому принципу, электрическое поле в точке, вызванное системой зарядов, равно векторной сумме электрических полей, создаваемых каждым отдельным зарядом в этой точке.

Для вычисления электрического поля системы зарядов можно использовать закон Кулона и принцип суперпозиции. Закон Кулона позволяет определить силу взаимодействия между двумя зарядами, а принцип суперпозиции позволяет найти суммарное электрическое поле в точке, вызванное всей системой зарядов.

Электрическое поле системы зарядов может быть использовано для анализа и предсказания поведения зарядов в системе. Оно играет важную роль в различных областях, таких как электроника, электромедицина и электростатика.

Сила тока

Сила тока – отношение заряда, пронесенного через поперечное сечение проводника за интервал времени, к этому интервалу времени.

Сила тока, как и заряд, величина скалярная. Она может быть как положительной, так и отрицательной. За положительное направление силы тока принято движение положительных зарядов. Если с течением времени сила тока не меняется, то ток называется постоянным .

Электродвижущая сила

Для того, чтобы в проводнике существовал электрический ток длительное время, необходимо поддерживать неизменными условия, при которых возникает электрический ток.

Во внешней цепи электрические заряды движутся под действием сил электрического поля. Но, чтобы поддерживать разность потенциалов на концах внешней цепи, необходимо перемещать электрические заряды внутри источника тока против сил электрического поля. Такое перемещение может осуществляться только под действием сил неэлектростатической природы.

Силы, вызывающие перемещение электрических зарядов внутри источника постоянного тока против направления действия сил электростатического поля, называются сторонними силами. Сторонние силы в гальваническом элементе или аккумуляторе возникают в результате электрохимических процессов, происходящих на границе раздела электрод – электролит. В машине постоянного тока сторонней силой является сила Лоренца.

Последовательное и параллельное соединение проводников

Проводники в электрических цепях постоянного тока могут соединяться последовательно и параллельно.

При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений, все проводники включают в цепь поочередно друг за другом.

Сила тока во всех проводниках одинакова, так как в проводниках электрический заряд не накапливается и через поперечное сечение проводника за определенное время проходит один и тот же заряд.

При последовательном соединении проводников их общее электрическое сопротивление равно сумме электрических сопротивлений всех проводников.

При параллельном соединении электрическая цепь имеет разветвления (точку разветвления называют узлом). Начала и концы проводников имеют общие точки подключения к источнику тока.

При этом напряжение на всех проводниках одинаково. Сила тока равна сумме сил токов во всех параллельно включенных проводниках, так как в узле электрический заряд не накапливается, поступающий за единицу времени в узел заряд равен заряду, уходящему из узла за то же время.

Соединение источников тока

Соединение источников тока

Соединение источников тока

Химические источники э. д. с. (аккумуляторы, элементы) включаются между собой последовательно, параллельно и смешанно.

Последовательное соединение источников э. д. с. На рисунке представлены три соединенных между собой аккумулятора. Такое соединение аккумуляторов, когда минус каждого предыдущего источника соединен с плюсом последующего источника, называется последовательным соединением. Группа соединенных между собой аккумуляторов или элементов называется батареей.

Оцените статью
TutShema
Добавить комментарий