Elektrostatické pole
elektrostatické pole skúšobný poplatokq 0
napätie
, (4)
, 
. (5)
Práca sily elektrostatického poľa. Potenciál
Elektrické pole, ako je gravitačný, je potenciál. Tí. Práca vykonávaná elektrostatickými silami nezávisí od toho, akú trasu sa nabitie q pohybuje v elektrickom poli z bodu 1 až po bodu 2. Táto práca sa rovná rozdielu v potenciálnych energiách, ktoré posunuli poplatok v počiatočných a koncových miestach Pole sa nachádza:
A 1.2 \u003d W 1 - W2. (7)
Je možné preukázať, že potenciálna energia nabíjania Q je priamo úmerná veľkosti tohto poplatku. Preto ako energetické charakteristiky elektrostatického poľa, pomer potenciálnej energie skúšobného náboja Qu, umiestnený v ktoromkoľvek bode poľa, do veľkosti tohto poplatku:
Táto hodnota je množstvo potenciálnej energie na jednotku pozitívneho náboja a nazýva sa polystický V danom bode. [φ] \u003d J / Cl \u003d V (volt).
Ak predpokladáme, že keď je náboj Q 0 odstránený v nekonečnom (R → ∞), jeho potenciálna energia v poli Charge Q sa aplikuje na nulu, potom potenciál poľa bodu nabíjania q vo vzdialenosti R od neho :
. (9)
Ak je pole vytvorené systémom bodových poplatkov, potenciál výsledného poľa sa rovná algebrácii (s prihliadnutím na známky) potenciálov každého z nich:
. (10)
Od stanovenia potenciálu (8) a výrazov (7), práca vykonávaná elektrostatickým poľom presunúť poplatok z
body 1 až bod 2 môžu byť zastúpené ako:
Elektrický prúd v plynoch
Sklamanie vypúšťanie plynu
Plyny s nie príliš vysokými teplotami a tlakom v blízkosti atmosféry sú dobré izolátory. Ak ste vložili do suchého atmosférického vzduchu, nabitý elektrometer, potom jeho náboj zostáva po dlhú dobu nezmenený. To je vysvetlené skutočnosťou, že plyny, keď konvenčné podmienky Pozostáva z neutrálnych atómov a molekúl a neobsahujú bezplatné poplatky (elektróny a ióny). Plyn sa stáva vodičom elektriny len vtedy, keď sú niektoré z jeho molekúl ionizované. K ionizácii by sa mal plyn vystaviť akémukoľvek ionizátoru: napríklad elektrický výboj, röntgenové žiarenie, žiarenie alebo UV žiarenie, sviečky plameňa atď. (V druhom prípade je elektrická vodivosť plynu spôsobená zahrievaním).
V ionizácii plynov dochádza k atómom alebo molekule jednej alebo viacerých elektrónov z externého elektrónového plášťa, čo vedie k tvorbe voľných elektrónov a pozitívnych iónov. Elektróny môžu byť pripojené k neutrálnym molekulám a atómom, otočením negatívne ióny. V dôsledku toho sú v ionizovanom plyne pozitívne a negatívne nabité ióny a bezplatné elektróny. E. trvanie úniku v plynoch sa nazýva výtok plynu. Súčasný prúd v plynoch je teda vytvorený iónmi značiek aj elektrónov. Výboj plyn s takýmto mechanizmom bude sprevádzaný prevodom látky, t.j. ionizované plyny sa týkajú vodičov druhej triedy.
Aby sa roztrhal jeden elektrón z molekuly alebo atómu, je potrebné urobiť určitú prácu a a, t.j. Zvážte určitú energiu. Táto energia sa nazýva energetická ionizácia ktorých hodnoty pre atómy rôzne látky Lailed do 4 ÷ 25 EV. Kvantifikovať proces ionizácie je vytvorený na charakterizáciu hodnoty ionizačný potenciál :
Súčasne s procesom ionizácie v Gaze, vždy existuje reverzný proces - proces rekombinácie: pozitívne a negatívne ióny alebo pozitívne ióny a elektróny, stretnutie, stretnutie s navzájom s tvorbou neutrálnych atómov a molekúl. Čím viac iónov sa vyskytuje v pôsobení ionizátora, tým intenzívnejší proces rekombinácie.
Prísne povedané, elektrická vodivosť plynu sa nikdy rovná nule, pretože má vždy bezplatné poplatky vyplývajúce z pôsobenia žiarenia rádioaktívnych látok existujúcich na povrchu zeme, ako aj kozmického žiarenia. Intenzita ionizácie v rámci pôsobenia špecifikovaných faktorov je malá. Tento malý vzduchový vodič je príčinou únikov elektrifikovaných telies aj s dobrou izoláciou.
Povaha plynového výtoku je určená zložením plynu, jeho teploty a tlaku, veľkostí, konfiguráciou a materiálom elektród, ako aj aplikovaného napätia a prúdovej hustoty.
Zvážte reťaz obsahujúcu plynovú medzeru (obr.), Podrobený kontinuálnej, konštantnej intenzite k vplyvu ionizátora. V dôsledku prevádzky ionizátora, plyn získava nejakú elektrickú vodivosť a okruh bude prúdiť prúd. Obrázky sú uvedené Volt-Ampere Charakteristiky (aktuálna závislosť od aplikovaného napätia) pre dva ionizátory. Výkon 
(Počet párov iónov produkovaných ionizátorom v plynovej medzere za 1 sekundu) druhého ionizátora je väčší ako prvý. Predpokladáme, že výkonnosť ionizátora je trvalý a rovný n 0. S nie veľmi nízkym tlakom, takmer všetky dilatené elektróny sú zachytené neutrálnymi molekulami, ktoré tvoria negatívne nabité ióny. Berúc do úvahy rekombináciu, vezmeme si, že koncentrácia iónov oboch značiek je rovnaká a rovná n. Priemerná rýchlosť driftu iónov rôznych značiek v elektrickom poli je odlišná: ,. B - a B + - mobilita plynových iónov. Teraz pre región I, s účtom (5), môžete napísať:
Ako možno vidieť, v regióne I, so zvýšením napätia, prúd sa zvyšuje, pretože rýchlosť driftu rastie. Počet párov rekombinálnych iónov s nárastom ich rýchlosti a zníži.
Nehnuteľnosť II - TOP AKTUÁLNA AREA - Všetky ionizované ionizované ióny dosahujú elektródy, nie toľko rebríny. Hustota prúdu
j n \u003d q n 0 d, (28)
kde D je šírka medzera plynu (vzdialenosť medzi elektródami). Ako je možné vidieť z (28) Sýtací prúd je opatrenie ionizujúce akcie ionizer.
Pri napätí, viac u P p (región III) rýchlosť elektrónov dosahuje takúto hodnotu, že keď kolízia s neutrálnymi molekulami môžu spôsobiť šok ionizáciu. Výsledkom je, že sa vytvoria ďalších 0 párov iónov. Hodnota sa nazýva koeficient zisku plynu . V regióne III tento koeficient nezávisí od N 0, ale závisí od U. T.O. Poplatok dosiahne elektródy s konštantnou u je priamo úmerná výkonu ionizátora - n 0 a napätia U. Z tohto dôvodu sa región III nazýva oblasť proporcionality. U PR - Prahová hodnota proporcionality. Koeficient výstuže plynu A má hodnoty od 1 do 10 4.
V regióne IV, regióne čiastočnej proporcionality, koeficient zosilnenia plynu začne závisieť od 0. Táto závislosť rastie so zvyšovaním U. Súčasný prúd prudko zvyšuje.
V rozsahu napätia 0 ÷ U R, prúd v plyne existuje len s aktívnym ionizátorom. Ak je účinok ionizátora zastavený, potom sa vybíjajú. Vypúšťanie, ktoré existujú len na základe pôsobenia externých ionizátorov, sa označujú ako chudobné.
Napätie U G je prah regiónom, región hry, ktorý zodpovedá štátu, keď proces v plynovej medzere nezmizne a po vypnutí ionizátora, t.j. Absolutórium získa charakter nezávislého výtoku. Primárne ióny dávajú len impulz na výskyt plynu. V tejto oblasti sa schopnosť ionizovať už získava už masívne ióny oboch značiek. Hodnota prúdu nezávisí od n 0.
V regióne VI je napätie také veľké, že vypúšťanie sa raz vyskytol, už sa nezastaví - oblasť nepretržitého výtoku.
Nezávislý plynový vypúšťanie a jeho typy
Výboj v plyne uloženom po ukončení externého ionizátora sa nazýva nezávislý.
Zvážte podmienky na vznik nezávislého výtoku. Pri vysokých napätiach (regióne V-VI), vyplývajúce z externých ionizátorných elektrónov vysoko urýchlených elektrickým poľom, čím čelia neutrálne molekuly plynu, ionizovať ich. V dôsledku toho sú vytvorené sekundárne elektróny a pozitívne ióny. (Proces 1 na obr. 158). Pozitívne ióny sa pohybujú do katódy a elektrónov k anóde. Sekundárne elektróny opäť ionizujú molekuly plynu, a preto sa celkový počet elektrónov a iónov zvýši ako elektróny sa pohybujú smerom k anódovej lavicu. Toto je príčina nárastu elektrického prúdu (pozri obr. Area V). Opísaný proces sa nazýva šoková ionizácia.
Avšak, nárazová ionizácia pod pôsobením elektrónov nestačí na udržanie výtoku pri odstraňovaní externého ionizátora. Na to je nevyhnutné, aby boli elektronické lavíny "reprodukované", t.j. v plyne podľa činností niektorých procesov boli nové elektróny. Takéto spôsoby sú schematicky znázornené na obr. 158: zrýchlenie pozitívnych iónov, biť katódou, z neho zrazil elektróny (proces 2); Pozitívne ióny, čelia molekuly plynu, prekladajú ich do excitovaného stavu, prechod takýchto molekúl do normálneho stavu je sprevádzaný emisiou fotónu (proces 3); Foton absorbovaný neutrálnou molekulou ionizuje ho, existuje takzvaný proces fotonizácie molekúl (proces 4); Zrazenie elektrónov z katódy pod akciou fotónov (proces 5).
Nakoniec, s významným stresom medzi elektródami priepasti plynu, v okamihu nastane, keď pozitívne ióny s menšou dĺžkou voľného behu ako elektróny získavajú energiu dostatočnú na ionizáciu molekúl plynu (proces 6) a iónové lavíny sa ponáhľajú na negatívne doska. Keď sú tiež iónové, prúd, prúd sa zvyšuje takmer bez zvýšenia napätia (oblasť VI na obr.).
V dôsledku opísaných procesov, počtu iónov a elektrónov v objeme plynu lavínové zvýšenie a vypúšťanie sa stáva nezávislým, t.j. Je uložený a po ukončení externého ionizátora. Napätie, pri ktorom sa vyskytne nezávislý výboj, sa nazýva teplotné napätie. To je asi 30 000 v každom centimetri vzdialenosti.
V závislosti od tlaku plynu, konfiguráciu elektród, parametrov vonkajšieho reťazca, môžete hovoriť o štyroch typoch samoobsluhy: tlejúci, iskry, oblúk a korunku.
1. Malý výtok. Vyskytuje sa pri nízkych tlakoch. Ak sa 30 ÷ 50 cm dlhoročné elektródy v sklenenej trubici vyrábajú z niekoľkých stoviek voltov, postupne odčerpáva vzduch z trubice, potom pri tlaku ≈ 5,3 ÷ 6,7 kPa, vystupuje výboj vo forme žiariaceho navíjacieho kábla červeno-farby, ísť z katódy k anóde. S ďalším poklesom tlaku sa kábel zhrubne a pri tlaku ≈ 13 Pa, vypúšťa sa formulár schematicky znázornený na obr.
Priamo na katódu je tenká svetelná vrstva 1 susediaca s prvou katódou žiarovkou, alebo katódový film, po ktorom nasleduje tmavou vrstvou 2 - katódový tmavý priestor, ďalej sa otáča do svetelnej vrstvy 3 - tlejúca žiara, ktorá má ostrú hranicu Z katódovej strany, postupne miznú z anódovej strany. Vznikne kvôli rekombinácii elektrónov s pozitívnymi iónmi. Temný interval 4 - Faraday, tmavý priestor je ohraničený s žiariacim žiarou, po ktorom nasleduje pilier ionizovaného žiariaceho plynu 5 - pozitívny pilier. Pozitívny pilier nemá významnú úlohu pri udržiavaní absolutória. Napríklad, s poklesom vzdialenosti medzi elektródami trubice, jeho dĺžka je znížená, zatiaľ čo katódové časti vypúšťania vo forme a veľkosť zostávajú nezmenené. V žiarivom výboji sú len dve časti, ktoré majú osobitný význam pre jeho údržbu: katódový tmavý priestor a žiariace žiara. V katódovom tmavom priestore je silné zrýchlenie elektrónov a pozitívnych iónov, zrazí elektróny z katódy (sekundárne emisie). V oblasti žiariacej žiary dochádza k elektrickej ionizácii molekúl plynu. Vytvorené pozitívne ióny sa ponáhľajú do katódy a z neho vyraďujú nové elektróny, ktoré sa zase opäť ionizujú plynom atď. Takto žiariaci výboj je kontinuálne udržiavaný.
S ďalším čerpaním trubice pri tlaku ≈ 1,3 PA gázy, sú spustené steny trubice a začínajú steny trubice. Elektróny vyvrhnuté z katódy s pozitívnymi iónmi, s takými chválami zriedkavo tvárové molekuly plynu, a preto sa zrýchlijú po poli, zasiahli sklo, spôsobujú jej žiaru, tzv. Katódoluminescence. Prietok týchto elektrónov je historicky prijatý názov katódových lúčov.
Žiariace výtok je široko používaný v technike. Vzhľadom k tomu, že žiara pozitívneho miesta je charakteristická pre každú farbu plynu, používa sa v prevodových rúrkach pre svetelné nápisy a reklamy (napríklad neónové plynové výbojky, dávajú červenú žiaru, argón - modro-zelená). V denných svetelných svietidlách, ekonomickejšie ako žiarovky, žiarenie žiarivého výtoku vyskytujúceho sa v pároch ortuti je absorbované fluorescenčnou látkou, ktorá sa má aplikovať na vnútorný povrch trubice, ktorý začína pod vplyvom absorbovaného žiarenia žiarenia. Žiaraté spektrum so zodpovedajúcim výberom fosfólia je blízko k spektru slnečného žiarenia. Žiariace výboje sa používa na ukladanie kovov katód. Katódová látka v žiarivke v dôsledku bombardovania s pozitívnymi iónmi, silne vykurovanie, ide do pary. Umiestnenie rôznych položiek v blízkosti katódy, môžu byť potiahnuté rovnomernou vrstvou kovu.
2. Spark. Vzniká s veľkým napätím elektrické pole, (≈ 3 · 10 6 V / m) v plyne založenom na poradí atmosféry. Spark má formu pestrého svetelného kanála, komplexný spôsob zakrivený a rozvetvený.
Vysvetlenie iskierového výtoku sa uvádza na základe teórie Streater, podľa ktorej vzhľad jasne svetelného zapaľovača predchádza vznik slabo tečúcich akumulácií ionizovaného plynu. Tieto klastre sa nazývajú pruhy. Zvládky vznikajú nielen v dôsledku tvorby elektronických lavínov šokom ionizáciou, ale aj v dôsledku fotonickej ionizácie plynu. Avalanches, držať sa navzájom, tvoria vodivé mosty zo streamers, pre ktoré sú v nasledujúcich časoch a výkonné elektrónové prúdy, ktoré tvoria kamaráty zapaľovania, sú upevnené. Kvôli vypúšťaniu veľkého množstva energie sa plyn v zapaľovacej medzere zahrieva na veľmi vysokú teplotu (približne 10 4 K), čo vedie k jeho luminiscencii. Rýchle plynové kúrenie vedie k zvýšeniu tlaku a výskytu šokových vĺn, čo vysvetľuje zvukové efekty v zapaľovacej výbojke - charakteristické praskanie v slabých výbojoch a silnej priechodke v prípade blesku, čo je príkladom silného zapaľovacieho výtoku medzi búrkou cloudom a Zem alebo medzi dvoma búrlivými mrakmi.
Sparkový výboj sa používa na zapálenie horľavej zmesi vo vnútorných spaľovacích motoroch a ochrane elektrických prenosových vedení z prepätia (zapaľovače). Pri nízkej dĺžke výpustnej medzera spôsobuje, že zapaľovací výtok spôsobuje zničenie (erózia) kovového povrchu, preto sa používa na elektrošerovanie presného spracovania kovov (rezanie, vŕtanie). Používa sa v spektrálnej analýze na registráciu nabitých častíc (počítadlá zapaľovania).
3. ARC. Ak po zapálení zapaľovacieho vypúšťania z výkonného zdroja, aby sa postupne zmenšila vzdialenosť medzi elektródami, potom sa vypúšťanie stáva kontinuálnym výtokom oblúka. Súčasne sa sila prúdu prudko zvyšuje, dosahuje stovky zosilňovačov a napätie na výtlačnej medzere klesne na niekoľko desiatok voltov. Arc vybitie môže byť získaný z zdroja nízkeho napätia, ktorý obchádza etapa iskry. Na to, elektródy (napríklad uhlie) spájajú na kontakt, sú silne rozdelené elektrický šok, potom sú chované a získajú elektrický oblúk (to je to, ako to otvorilo ruský vedec V. V. Petrov). Pri atmosférickom tlaku je teplota katódy približne rovná 3900 K. Keď sa oblúkové popáleniny, uhoľná katóda je nabrúsená a prehlbovanie je vytvorená na anóde - kráter, ktorý je najhorúcejšou polohou ARC.
Podľa moderných myšlienok sa ARC ARC udržiava v dôsledku vysokej teploty katódy v dôsledku intenzívnych termoelektronických emisií, ako aj tepelnú ionizáciu molekúl v dôsledku vysoké teploty Plyn.
ARC ARM je široko používaný v národnom hospodárstve na zváranie a rezanie kovov, získavanie vysoko kvalitných ocelí (oblúková pec), osvetlenie (reflektory, projekčné zariadenie). Taktiež sú široko používané oblúkové lampy s ortuťovými elektródami v quartz valcoch, kde sa oblúkový výtok vyskytuje v párovom priestore ortuti s čerpajúcim vzduchom. Arc vznikajúci v párovom pároch ortuti je silný zdroj ultrafialového žiarenia a používa sa v medicíne (napríklad quartz lampy). ARC nízke tlaky V párových pároch ortuti sa používa v usmerňovačoch ortuti, aby ste narovnali AC.
4. CROUND - Elektrický výboj s vysokým napätím, ktorý sa vyskytuje s vysokým (napríklad atmosférickým) tlakom v nehomogenóznom poli (napríklad v blízkosti elektród s veľkým povrchom zakrivenia, ihlou ihlou elektródy). Keď sa sila poľa v blízkosti napätia dosiahne 30 kV / cm, okolo neho sa vyskytuje žiara, ktorá má druhy koruny ako a spôsobené menom tohto typu vypúšťania.
V závislosti od značenia koronovacej elektródy sa rozlišuje negatívna alebo pozitívna koruna. V prípade negatívnej koruny, narodenie elektrónov spôsobujúcich šok ionizáciu molekúl plynu sa vyskytuje v dôsledku emisií z katódovej katódou pod pôsobením pozitívnych iónov, v prípade pozitívneho - kvôli plynovej ionizácii v blízkosti anódy. V prírodných podmienkach sa koruna vyskytuje pod vplyvom atmosférickej elektriny na vrcholoch stožiara lodí alebo stromov (pôsobenie bleskových zapaľovačov). Tento fenomén prijatý v dávnych časoch meno svetiel sv. Elma. Harmonistický Korunky okolo vodičov vysokonapäťových elektrických vedení pozostáva z výskytu únikov. Na zníženie drôtu vysokonapäťových potrubí sú hrubé. Korunkové absolutórium, ktorý je prerušovaný, stáva sa tiež zdrojom rádiového rušenia.
Pri elektrobilníkoch sa používa koronárny výtok používaný na čistenie priemyselných plynov z nečistôt. Plyn, vystavený čisteniu, pohybuje sa zdola nahor vo vertikálnom valci, na ktorej osi je korunovačný drôt. Ióny dostupné v veľké množstvá Vo vonkajšej časti je koruna usadená na časticiach nečistôt a majú rád po poli externej nekoornej elektróde a usadiť sa. Pri použití práškových a lakovacích povlakov sa tiež aplikuje vypúšťanie korunky.
Elektrostatické pole
Elektrické pole
Podľa myšlienok modernej fyziky sa uskutočňuje účinok jedného náboja na inom elektrostatické pole - Špeciálne nekonečne rozšírené materiálne prostredie, ktoré každé nabité telo vytvára okolo seba. Elektrostatické polia nemôžu byť detegované ľudskými zmyslami. Avšak, poplatok, umiestnený v teréne, pôsobí silu priamo úmernú tomuto poplatku. Pretože Smer sily závisí od náboja, potom je dohodnuté použitie pre štúdium polí, tzv. skúšobný poplatokq 0. Toto je pozitívny, bodový poplatok, ktorý je umiestnený v mieste záujmu pre nás elektrické pole. V súlade s tým je pomer sily na hodnotu testovacieho náboja Q 0 je vhodne používaný ako charakteristiky sily poľa.
To je konštantné pre každý bod hodnoty vektora v teréne rovnajúcu sa sily pôsobiaceho na jednotku, nazýva sa pozitívny náboj napätie . Pre bod bodu poplatok Q vo vzdialenosti R z neho:
, (4)
Smer vektora sa zhoduje so smerom sily pôsobiaceho na skúšobnom nábore. [E] \u003d n / cl alebo v / m.
V dielektrickom médiu, silu interakcie medzi poplatkami, čo znamená pevnosť poľa, znižuje sa časy ε:
, . (5)
Keď sa na seba umiestnite niekoľko elektrostatických polí, výsledné napätie je definované ako vektorový súčet napätia každého z polí (princíp superpozície):
Graficky, distribúcia elektrického poľa v priestore je zobrazené pomocou Špirálové linky . Tieto línie sa vykonávajú tak, aby sa s nimi zhodovalo s tangentmi. To znamená, že vektor sily pôsobiaceho na náboj, čo znamená vektor jeho zrýchlenia, tiež leží na dotyčniciach s elektrickými vedeniami, ktoré sa nikdy nepretínajú nikde. Powerové vedenia elektrostatického poľa nemôžu byť zatvorené. Začnú pozitívne a končia v negatívnych poplatkoch alebo idú do nekonečna.
Elektrický náboj umiestnený v určitom mieste priestoru, mení vlastnosti tohto priestoru. To znamená, že poplatok vygeneruje elektrické pole okolo neho. Elektrostatické pole - Špeciálny pohľad záleží.
Elektrostatické pole sa časom nezmení.
Výkonová charakteristika elektrického poľa je napätie
Sila elektrického poľa v tomto bode sa nazýva vektor fyzické množstvo, numericky rovnajúca sa sily pôsobenia na jeden kladný náboj, umiestnený v tomto poli.
Ak na skúšobný poplatok, sily zo strany zákona o niekoľkých poplatkoch, tieto sily na princípe superpozície síl sú nezávislé a výsledné z týchto síl sa rovná vektoru množstvu síl. Princíp superpozície (prekrývajúcej sa) elektrických polí: Elektrické pole sily systému nabíjania v danom bode priestoru sa rovná vektorovému súčtu elektrických polí elektrických polí vytvorených v tomto bode priestoru, každý náboj systém samostatne:alebo
Elektrické pole je vhodné reprezentovať graficky pomocou elektrického vedenia.
Power Lines (Riadky sily elektrického poľa) Zavolajte na vedomie Denníkov, ku ktorým sa v každom bode poľa zhodujú so smerom intenzity vektora v tomto bode.
Elektrické vedenia začínajú pozitívny náboj a koniec negatívne (Vedenie elektrostatických polí bodu poplatkov.).
Hrúbka napínacích čiar charakterizuje pevnosť poľa (viac hustých čiar sú, pole je silnejšie).
Elektrostatické pole bodu náboja je heterogénne (bližšie k nabitému poľa je silnejšie).Powerové vedenia elektrostatických polí nekonečných rovnomerne nabitých lietadiel.
Elektrostatické pole nekonečných rovnomerne nabitých lietadiel je homogénne. Elektrické pole, napätie vo všetkých bodoch, ktorých je rovnaké, nazývané jednotné.
Najväčšie línie elektrostatických polí dvoch bodov.
Potenciál je energetická charakteristika elektrického poľa.
Potenciál - Skalárna fyzická hodnota rovnajúca sa pomeru potenciálnej energie, ktorá má elektrický náboj v tomto bode elektrického poľa, do rozsahu tohto poplatku.Potenciál ukazuje, ktoré potenciálna energia bude predstavovať jeden kladný náboj umiestnený v tomto bode elektrického poľa. φ \u003d w / q
kde φ je potenciál v tomto bode, v tomto bode potenciálu.
Na jednotku potenciálneho merania v systéme SI akceptuje [φ] \u003d v(1b \u003d 1J / cl)
Za jednotkou potenciálu trvá potenciál v takomto bode, aby sa pohyboval, na ktorý z nekonečna elektrického nabitia 1 Cl sa vyžaduje, aby sa práca rovná 1 J.
Vzhľadom na elektrické pole vytvorené systémovým systémom by sa malo použiť na určenie potenciálu poľa Princíp superpozície:
Potenciál elektrického poľa systému nabitia v danom bode priestoru sa rovná algebraickému súčtu potenciálu elektrických polí vytvorených v tomto bode priestoru, pričom každý náboj je samostatne:
Imaginárny povrch, vo všetkých bodoch, z ktorých potenciál má rovnaké hodnoty, sa nazýva ekvipotenciálny povrch.Keď je elektrický náboj presunutý z bodu do bodu pozdĺž ekvivalentného povrchu, energia sa nemení. Ekviotanické povrchy pre dané elektrostatické pole môžu byť vybudované nekonečné nastavenie.
Vektor napätia v každom poli poľa je vždy kolmý na ekvivalentný povrch, ktorý sa uskutočňuje cez toto pole.
Theorem Ostrogradsky-Gauss Theorem, ktorú dokazujeme a diskutujeme o neskoršie, zriaďuje spojenie medzi elektrickými poplatkami a elektrickým poľom. Predstavuje všeobecnejšie a elegantnejšie formulovanie zákona Coulombu.
V zásade môže byť intenzita elektrostatického poľa vytvoreného týmito distribúciou nabíjania vždy vypočítaná pomocou zákona Cullon. Celkové elektrické pole v ktoromkoľvek bode je vektorom súčtu (integrálneho) príspevku všetkých poplatkov, t.j.
S výnimkou najjednoduchších prípadov však vypočítajte túto sumu alebo integrál je mimoriadne ťažké.
Tu prichádza na pomoc Ostrogradsky-Gauss Theorem, s ktorým je oveľa jednoduchšie vypočítať silnú silu elektrickej poľa, ktorú vytvorí tieto distribúcie poplatkov.
Hlavnou hodnotou Theorem Ostrogradského-Gauss je, že to umožňuje hlbšie pochopiť charakter elektrostatického poľa a inštalácií Viac bežné komunikácia medzi nabíjaním a poľom.
Ale pred prechodom na Ostrogradsky-Gauss Theorem je potrebné zaviesť koncepty: elektrické vedenie Elektrostatické polea stream vektorová intenzita Elektrostatické pole.
Aby ste opísal elektrické pole, musíte nastaviť vektor napätia v každom bode poli. To môže byť vykonané analyticky alebo graficky. Na toto použitie elektrické vedenie - Toto sú linky tangent, ku ktorému v ktoromkoľvek bode poli zhodujú so smerom napínacieho vektora (Obr. 2.1).
Obr. 2.1
Napájací riadok je pripisovaný určitému smeru - z pozitívneho náboja na negatívne alebo nekonečno.
Zvážte prípad jednotné elektrické pole.
Uniforma Elektrostatické pole sa nazýva, pri všetkých miestach, z ktorých je intenzita rovnaká veľkosť a smer. Homogénne elektrostatické pole je znázornené paralelnými elektrickými vedeniami v rovnakej vzdialenosti od seba (takéto pole existuje napríklad medzi kondenzátorovými doskami) (obr. 2.2).
V prípade bodu poplatku napínacie linky postupujú z pozitívneho náboja a ísť do nekonečna; A z Infinity Enter negatívny poplatok. Pretože Že a hrúbka elektrického vedenia je nepriamo úmerná štvorcovi vzdialenosti od nabíjania. Pretože Povrchová plocha gule, cez ktorú sa tieto línie prechádza v pomere k štvorcovi vzdialenosti, celkový počet Linky zostávajú konštantné v akejkoľvek vzdialenosti od nabíjania.
Pre poplatok systém, ako vidíme, elektrické vedenia sú nasmerované z pozitívneho náboja na záporné (obr. 2.2).
Obr. 2.2.
Obrázok 2.3 ukazuje, že hrúbka elektrického vedenia môže byť indikátorom veľkosti.
Hrúbka elektrického vedenia by mala byť taká, že jediná platforma, normálna k napätiu vektora prekročili takéto ich číslo, ktoré sa rovná modulu napínacieho vektora .
\u003e\u003e Fyzika: Elektrické poľa Power Lines. Napínacie pole nabitej misky
Elektrické pole nemá vplyv na zmysly. Nevidíme ho.
Avšak, môžeme dostať nejakú predstavu o rozdelení poľa, ak nakreslíte vektory s pevnosťou poľa na niekoľkých medzerných bodoch ( obr.14.9.vľavo). Obraz bude viac vizuálny, ak nakreslíte nepretržité čiary, pokiaľ ide o to, čo v každom mieste, cez ktoré prechádzajú, sa zhodujú v smere napínacích vektorov. Tieto riadky sa nazývajú výkonové vedenia elektrického poľa alebo intenzity (obr.14.9., napravo).
Smer výkonových vedení vám umožňuje určiť smer napínacieho vektora rôzne body Polia a hustota (počet riadkov na jednotku plochy) elektrického vedenia ukazuje, kde je sila poľa väčšia. Takže na obrázkoch 14.10-14.13 Delikátne elektrické vedenia v bodoch ALEviac ako v bodoch Na adrese. Samozrejme 
.
Nemalo by to byť považované za to, že intenzita existujú v skutočnosti, ako sú natiahnuté elastické vlákna alebo šnúry, ako sa predpokladali faradays. Napínacie linky pomáhajú vizualizovať iba distribúciu poľa v priestore. Nie sú to reálnejšie ako meridiáni a paralely na svete.
Avšak, elektrárne môžu byť viditeľné. Ak podlhovasté kryštály izolátora (napríklad chinín) dobre premiešajú do viskóznej kvapaliny (napríklad v ricínový olej) A vložte tam nabité telá, potom v blízkosti týchto telies, kryštalický obloženie v reťazcoch pozdĺž napínacích čiar.
Obrázky poskytujú príklady napínacích čiar: pozitívne nabitá loptička (pozri obr.14.10); Dve rôzne nabité gule (pozri obr.14.11); Dve nabité gule súčasne (pozri obr.14.12); Dva dosky, ktorých obvinenia sa rovná modulu a sú oproti znameniu (pozri obr.14.13). Posledným príkladom je najmä na obrázku 14.13, môže byť zrejmé, že v priestore medzi doskami bližšie k stredu elektrických vedení paralelne: Elektrické pole je rovnako na všetkých bodoch.
Elektrické pole, ktorého napätie je rovnaké vo všetkých miestach priestoru uniforma. V obmedzenej oblasti priestoru môže byť elektrické pole považované za približne homogénne, ak sa mierne mení silu poľa v tejto oblasti.
Homogénne elektrické pole je znázornené paralelnými čiarami umiestnenými v rovnakých vzdialenostiach od seba.
Elektrické vedenia elektrického poľa nie sú zatvorené, začínajú na pozitívnych poplatkoch a končí na negatívnom. Napájacie vedenia sú nepretržité a nepretiahnuté, pretože priesečník by znamenalo absenciu určitého smeru sily elektrického poľa v tomto bode.
Oblasť nabitej misy. Zvážte teraz otázku elektrického poľa nabitého vodivého lopty podľa polomeru R.. Poplatok q. Rovnomerne rozdelené na povrch lopty. Elektrické vedenia elektrického poľa, ako sú symetria vyplývajú z úvah, sú nasmerované pozdĺž pokračovania guľôčkových polomerov ( obr.14.14, A.).
Poznámka! Silový Linky mimo lopty sú distribuované v priestore rovnakým spôsobom ako elektrické vedenia bodu poplatku ( obr.14.14, B.). Ak sa vzory elektrického vedenia zhodujú, potom môžeme očakávať, že silné polia sa zhodujú. Preto na diaľku r\u003e R. Z centra lopty sa pevnosť poľa stanoví rovnakým vzorcom (14,9) ako intenzita poľa bodu nabitia v strede gule:
Vzor výkonových vedení jasne ukazuje, ako je elektrické pole zamerané na rôzne miesta priestoru. Zmenou línií riadkov môžete posúdiť zmenu modulu sily poľa pri prechode z bodu do bodu.
???
1. Čo sa nazýva elektrické vedenia elektrického poľa?
2. Vo všetkých prípadoch sa trajektória nabitej častíc zhoduje s elektrickým riadkom?
3. Môžu pretínať elektrické vedenia?
4. Aké je napätie poľa nabitého vodivého lopty?
G. Y. Mikishev, B.B. BUKHOVTSEV, N.N.SOTSKY, FYZIKA 10
Dizajn lekcie Abstraktná lekcia Referenčná rámová prezentačná lekcia Akceleračné metódy Interaktívne technológie Prax Úlohy a cvičenia self-test workshop, školenia, prípady, questy domáce úlohy diskusie problémy rétorické otázky od študentov Ilustrácie Audio, videoklipy a multimédiá Fotografie, obrázky, stoly, schémy humor, vtipy, vtipy, komiks Príslovia, výroky, krížovky, citácie Doplnky Abstrakty Články Chips for Curious Cheat Looks Učebnice Základné a ďalšie Globes Iné Podmienky Zlepšenie učebníc a lekcií Upevnenie chýb v učebniciach Aktualizácia fragmentu v učebniciach. Inovácie prvky v lekcii, ktorá nahradí zastarané vedomosti nové Len pre učiteľov Perfektné hodiny Kalendár plán pre rok metodických odporúčaní diskusného programu Integrované hodinyAk máte na túto lekciu opravy alebo návrhy,
V priestore obklopujúcom poplatok, ktorý je zdrojom, je priamo úmerná počtu tohto poplatku a dozadu vzdialenosti od tohto poplatku. Smer elektrického poľa podľa prijatých pravidiel je vždy z pozitívneho poplatku voči zápornému poplatku. To môže byť reprezentované, ako keby ste vložili testovací poplatok v oblasti zdroja elektrického poľa zdroja a tento skúšobný poplatok bude buď odpudzovaný alebo priťahovaný (v závislosti od znamenia poplatku). Elektrické pole je charakterizované napätím, ktoré môžu byť v hodnote vektora, môže byť znázornené graficky ako šípka mať dĺžku a smeru. Na akomkoľvek mieste, smer šípky označuje smer sily elektrického poľa E.Alebo jednoducho - smer poľa a dĺžka šípky je úmerná numerickej veľkosti sily elektrického poľa na tomto mieste. Ďalej rozloha priestoru z zdroja poľa (poplatok Q.), tým menej dĺžky napínacieho vektora. A dĺžka vektora sa znižuje pri odstraňovaní n. Raz z nejakého miesta n 2. Raz, to znamená nepriamo v pomere k námestiu.
Viac užitočných prostriedkov vizuálnej reprezentácie vektorového charakteru elektrického poľa je použitie takejto koncepcie, alebo jednoducho - elektrické vedenia. Namiesto zobrazovania nespočetných vektorových šípok v priestore obklopujúcom zdroju, ukázalo sa, že je užitočné kombinovať ich v linke, kde samotné vektor sú tangenciálne body na takýchto líniách.
Výsledkom je úspešne použitý pre vektorový vzor elektrického poľa elektrické polektorý vychádza z obvinenia z pozitívneho znaku a zadajte obvinenia z negatívneho znaku, a tiež rozšíriť do nekonečna v priestore. Takáto myšlienka vám umožňuje vidieť elektrické pole neviditeľné pre ľudské oko. Takáto prezentácia je však vhodná aj pre gravitačné sily a akékoľvek iné nekontaktné interakcie s dlhou doskou.
Model elektrických elektrických vedení obsahuje nekonečné množstvo z nich, ale príliš vysoká hustota obrazu elektrického vedenia znižuje možnosť čítania modelov v teréne, takže ich číslo je obmedzené na čitateľnosť.
Pravidlá pre výkresové vedenia elektrického poľa
Existuje mnoho pravidiel na zostavenie takýchto modelov elektrických vedení. Všetky tieto pravidlá sú navrhnuté tak, aby pri vizualizácii elektrického poľa informuli najväčšiu informatiovanosť. Jedným zo spôsobov je obraz elektrických vedení. Jedným z najbežnejších spôsobov je obklopiť viac nabité objekty veľkým počtom riadkov, to znamená, že väčšia hustota čiary. Objekty s veľkým nabitím Vytvorte silnejšie elektrické polia, a preto sa okolo nich línia hustotu (hustota) viac. Čím bližšie k nabíjaniu zdroja, tým vyššia je hustota elektrického vedenia, a tým väčšia hodnota nabíjania, čím silnejší.
Druhé pravidlo na ťahanie línií elektrického poľa zahŕňa obraz iného typu čiar, ktoré prekračujú prvé elektrické vedenia. kolmý. Tento typ riadkov sa nazýva vybavenieA s objemovým zobrazením by sme mali hovoriť o ekvipotenciálnych povrchoch. Tento typ riadkov tvorí uzavreté obrysy a každý bod na takejto ekvipotenciálnej línii má rovnakú potenciálnu hodnotu. Keď akúkoľvek nabitá častica prechádza takto kolmou elektrické vedenie Linky (povrchy), potom hovorte o poplatku za poplatok. Ak sa poplatok pohybuje pozdĺž ekvipotenciálnych línií (povrchov), hoci sa pohybuje, ale práca nie je vykonaná žiadna práca. Nabitá častica, ktorá je v elektrickom poli iného poplatku, sa začína pohybovať, ale v statickej elektrine sa považujú len fixné poplatky. Pohyb obvinení sa nazýva elektrický šok, zatiaľ čo nosič nabíjania môže byť vykonaný.
Je dôležité si to pamätať elektrické pole Netierajte sa a riadok iného typu je ekvipotenciálny, vytvorte uzavreté kontúry. V mieste, kde je priesečník dvoch typov riadkov, tangenty na tieto línie sú vzájomne kolmé. Tak, niečo ako zakrivená súradnicová mriežka alebo mriežka, z ktorých bunky, ako aj body priesečníka línií rôznych typov charakterizujú elektrické pole.
Bodkované čiary sú ekvipotenciálne. Linky so šípkami - elektrické vedenia elektrického poľa
Elektrické pole pozostávajúce z dvoch alebo viacerých poplatkov
Pre odľahlé jednotné poplatky elektrické pole zastupovať radiálne lúče Pochádzajú z poplatkov a ísť do nekonečna. Aká bude konfigurácia elektrických vedení pre dve alebo viac poplatkov? Na vykonanie takéhoto vzoru je potrebné si uvedomiť, že sa zaoberáme vektorovým poľom, to znamená, že s napínacími vektormi elektrického poľa. Pre zobrazenie vzoru poľa, musíme vyvolať pridanie napínacích vektorov z dvoch alebo viacerých poplatkov. Výsledné vektory budú celkovou oblasťou niekoľkých poplatkov. Ako môžu byť v tomto prípade postavené pevnostné čiary? Je dôležité si uvedomiť, že každý bod na elektrickom riadku je jednotný bod Kontakt s elektrickým vektorom. To vyplýva z stanovenia tangenciálnej geometrie. Ak od začiatku každého vektora vybudovať kolmo vo forme dlhých línií, potom bude vzájomná priesečník mnohých z týchto línií zobrazovať veľmi požadovaný výkon.
Pre presnejší matematický algebraický obraz elektrických vedení je potrebné vytvoriť rovnice elektrických vedení a vektor v tomto prípade bude predstavovať prvé deriváty, riadky prvej objednávky, ktoré sú tangent. Táto úloha je niekedy veľmi ťažká a vyžaduje počítačové počítače.
Je predovšetkým dôležité si uvedomiť, že elektrické pole z mnohých poplatkov je reprezentované súčtom napínacích vektorov z každého zdroja nabíjania. na to základ Ak chcete vykonať výstavbu elektrických vedení, aby ste mohli vizualizovať elektrické pole.
Každý poplatok vyrobený v elektrickom poli vedie k zmene, aj keď je menší, vzor elektrického vedenia. Takéto obrazy sú niekedy veľmi atraktívne.
Výkonové vedenia elektrického poľa ako spôsob, ako pomôcť mysle vidieť realitu
Koncepcia elektrického poľa vznikla, keď vedci sa snažili vysvetliť účinok s dlhým dosahom, ktorý sa vyskytuje medzi nabitými objektmi. Myšlienka elektrického poľa bola prvýkrát zavedená fyzikou 19. storočia Michaelom Faraday. Bol to výsledok vnímania Michaela Faraday neviditeľná realita Vo forme obrazu elektrických vedení charakterizujúcom dlhodobý účinok. Faraday sa neodrážal v rámci jedného poplatku, ale ďalej išiel a rozšíril hranice mysle. Navrhol, že nabitý predmet (alebo hmotnosť v prípade gravitácie) ovplyvňuje priestor a zaviedol koncept oblasti takéhoto účinku. Berúc do úvahy takéto polia, bol schopný vysvetliť správanie poplatkov, a tým odhalil mnoho tajomstiev elektriny.
