Elektrostatik alan
elektrostatik alan deneme ücretis 0.
gerginlik
, (4)
, 
. (5)
Elektrostatik alanın gücünün çalışması. POTANSİYEL
Yerçekimi gibi elektrik alanı potansiyeldir. Şunlar. Elektrostatik kuvvetler tarafından gerçekleştirilen iş, Q, Q'un 1. noktadan bir elektrik alanında bir elektrik alanına nasıl hareket ettiğine bağlı değildir. Bu çalışma, bu çalışma, ilk ve bitiş noktalarındaki hareketli şarjın hareket ettiği potansiyel enerjilerdeki farkına eşittir. Alan bulunur:
A 1.2 \u003d W1 - W2. (7)
Sorumlu Q'nin potansiyel enerjisinin bu yükün büyüklüğü ile doğrudan orantılı olduğu gösterilebilir. Bu nedenle, elektrostatik alanın enerji özellikleri olarak, test şarjının potansiyel enerjisinin oranı, bu yükün herhangi bir noktasına, bu yükün büyüklüğüne yerleştirilir:
Bu değer, pozitif yük birimi başına potansiyel enerjinin miktarıdır ve denir. poli potansiyel Belirli bir noktada. [φ] \u003d J / CL \u003d V (Volt).
Eğer şarj Q0, Infinity (R → ∞) içinde kaldırıldığında, şarj alanındaki olası enerjisi Q, sıfıra uygulanır, daha sonra NOKTA'NIN ALANIN POSANSİYONU :
. (9)
Alan Nokta Ücretleri Sistemi tarafından oluşturulursa, elde edilen alanın potansiyeli, her birinin potansiyellerinin potansiyellerinin (işaretlerini dikkate alarak) cebireye eşittir:
. (10)
Potansiyel (8) ve ifadelerin (7) belirlenmesinden, elektrostatik alan tarafından yapılan çalışmaları şarjı hareket ettirmek için
noktalar 1 ila 2. nokta olarak gösterilebilir:
Gazlarda elektrik akımı
Hayal kırıklığı gaz akıntı
Çok yüksek sıcaklıklar ve atmosferike yakın basınçlarda gazlar iyi izolatörlerdir. Kuru atmosferik havaya, şarjlı elektrometreyi koyarsanız, şarjı uzun süre değişmeden kalır. Bu, gazların ne zaman olduğu gerçeği ile açıklanmaktadır. geleneksel koşullar Nötr atomlar ve moleküllerden oluşur ve ücretsiz şarjlar (elektronlar ve iyonlar) içermez. Gaz, yalnızca bazı moleküllerinin iyonlaştırıldığı zaman elektrik iletkeni haline gelir. İyonlaştırma, gaz herhangi bir iyonlaştırmaya maruz bırakılmalıdır: örneğin, bir elektriksel deşarj, x-ışını radyasyonu, radyasyon veya UV radyasyonu, alev mumları vb. (İkinci durumda, gazın elektriksel iletkenliği ısıtmasından kaynaklanır).
Gazların iyonizasyonunda, harici elektron kabuğundan bir veya daha fazla elektronun atomu veya molekülü olup, bu da serbest elektronların ve pozitif iyonların oluşumuna yol açar. Elektronlar, nötr moleküllere ve atomlara bağlanabilir, bunları negatif iyonlar. Sonuç olarak, iyonize gazda pozitif ve negatif yüklü iyonlar ve serbest elektronlar vardır. E. gazlardaki sızıntı akımı gaz akıntısı denir. Böylece, gazlardaki akım, hem işaret hem de elektronların iyonları tarafından yaratılır. Böyle bir mekanizmanın gaz boşalması, maddenin transferi ile eşlik edecektir, yani. İyonize gazlar ikinci sıralama iletkenleriyle ilgilidir.
Bir elektronu molekül veya atomdan yırtmak için, belirli bir çalışmayı A ve, yani Belirli bir enerjiyi düşünün. Bu enerji denir enerji iyonlaştırma Atomlar için kimin değerleri Çeşitli maddeler 4 ÷ 25 EV içinde kaldı. İyonizasyon işlemini ölçmek, denilen değeri karakterize etmek için yapılır. İyonlaşma potansiyeli :
Eşzamanlı olarak Gazze'de iyonizasyon süreci ile her zaman ters bir işlem vardır - rekombinasyon süreci: pozitif ve negatif iyonlar veya pozitif iyonlar ve elektronlar, toplantı, birbirleriyle nötr atom ve moleküllerin oluşumu ile yeniden birleşir. İyonizörün hareketi altında daha fazla iyon meydana gelir, rekombinasyon süreci daha yoğun hale gelir.
Kesinlikle konuşursak, gazın elektriksel iletkenliği asla sıfıra eşit değildir, çünkü her zaman toprak yüzeyinde mevcut olan radyoaktif maddelerin radyasyonunun yanı sıra kozmik radyasyonun radyasyonunun etkisinden kaynaklanan ücretsiz şarjlara sahiptir. İyonlaşma yoğunluğu, belirtilen faktörlerin etkisi altında küçüktür. Bu küçük hava iletkeni, iyi bir yalıtımla bile elektrikli gövdelerin kaçak suçlamalarının nedenidir.
Gaz akıntısının doğası, gazın bileşimi, sıcaklığı ve basıncı, boyutları, yapılandırması ve elektrotların malzemesi ve ayrıca uygulanan voltaj ve akım yoğunluğuyla belirlenir.
Gaz boşluğunu içeren bir zinciri göz önünde bulundurun (Şekil), iyonlaştırıcının etkisine sürekli, sabit bir yoğunluğa tabi tutulur. İyonizörün çalışmasının bir sonucu olarak, gaz bazı elektriksel iletkenlik kazanır ve devre akım akmasını sağlar. Şekiller, iki iyonlaştırıcı için volt-amper özellikleri (uygulanan voltaj üzerindeki mevcut bağımlılık) verilir. Verim 
(İyonizer tarafından üretilen iyonların, 1 saniyelik gaz boşluğunda üretilen çiftlerin sayısı) ikinci iyonlaştırıcıdan daha büyüktür. İyonizörün performansının kalıcı ve N 0'a eşit olduğunu varsayıyoruz. Çok düşük basınçlı olmayan, neredeyse tüm dilate elektronlar nötr moleküllerle yakalanır, negatif yüklü iyonlar oluşturur. Rekombinasyonunu dikkate alarak, her iki işaretin iyonlarının konsantrasyonunun aynı ve N'ye eşit olduğunu kabul edeceğiz. Elektrik alanındaki farklı işaretlerin iyonlarının ortalama sürüklenme hızı farklıdır:,. B - ve B + - Gaz iyonlarının hareketliliği. Şimdi Bölge için, Muhasebe (5) ile yazabilirsiniz:
Görülebileceği gibi, bölgede, voltajda bir artışla, sürüklenme hızı arttıkça, akım artar. Hızlarında bir artışla rekombinink iyonlarının çift sayısı ve azalacak.
Mülkiyet II - Üst Mevcut Alan - Tüm İyonize İyonize İyonlar Elektrotlara REACH, REKOBİNE O kadar değil. Doygunluk Akımı Yoğunluğu
j n \u003d q n 0 d, (28)
burada D, gaz boşluğunun genişliğidir (elektrotlar arasındaki mesafe). (28) doygunluk akımından görülebileceği gibi bir ölçüdür İyonize eylem ionizer.
Gerilimde, daha fazla U P P (Bölge III) Elektronların hızı, nötr moleküllerle çarpışma, şok iyonlaşmasına neden olabilecek şekilde böyle bir değere ulaşır. Sonuç olarak, ek 0 çift iyon oluşur. Değerin gaz kazancı katsayısı olarak adlandırılır. . Bölgede III, bu katsayı n 0'a bağlı değildir, ancak U'ya bağlıdır. Şarj, sabit U olan elektrotlara ulaşır, iyonlaştırıcı - N 0 ve voltajın performansı ile doğrudan orantılıdır. Bu nedenle, bölge III. Bölge, bir orantılılık alanı denir. U pr - orantılılık eşiği. Gaz takviyesi katsayısı A, 1 ila 10 4 arasındaki değerlere sahiptir.
Bölgede, kısmi orantılılık bölgesi, gaz amplifikasyon katsayısı N 0'a bağlı olarak başlar. Bu bağımlılık, ABD'nin artmasıyla büyüyor. Mevcut, keskin bir şekilde artıyor.
0 ÷ U R'nin voltaj aralığında, gazdaki akım sadece aktif iyonlaştırıcı ile bulunur. İyonizörün hareketi durdurulursa, boşaltma durur. Sadece dış iyonlaştırıcıların etkisi altında bulunan boşalmalar fakir olarak adlandırılır.
Goltaj U G, Gaz Gap'teki işlemin ortadan kalkmadığı ve iyonlaştırıcıyı kapattıktan sonra duruma karşılık gelen oyunun bölgesi olan bölge eşiğidir. Deşarj, bağımsız bir deşarjın karakterini kazanır. Birincil iyonlar sadece bir gaz boşalması meydana gelmesi için bir ivme kazandırır. Bu alanda, iyonlaştırma yeteneği zaten zaten her iki işaretin de büyük iyonları kazanıyor. Akımın değeri n 0'a bağlı değildir.
VI bölgesinde, voltaj, boşalın, bir kez gerçekleştiği, artık durdurulmadığı, kesintisiz boşalmanın alanı.
Bağımsız gaz deşarjı ve türleri
Dış iyonlaştırıcının kesilmesinden sonra depolanan gazdaki boşaltma bağımsız olarak adlandırılır.
Bağımsız bir deşarjın ortaya çıkması için koşulları göz önünde bulundurun. Yüksek streslerde (V-VI bölgesi), bir elektrik alanı tarafından yüksek oranda hızlanan, nötr gaz moleküllerine karşı karşıya kalan, iyonize eder. Sonuç olarak, ikincil elektronlar ve pozitif iyonlar oluşur. (Şekil 158'de işlem 1). Pozitif iyonlar katota ve elektronlara anot için hareket eder. İkincil elektronlar tekrar gaz moleküllerini iyonize eder ve bu nedenle, elektronların anot ilçe benzeri doğru hareket ederken toplam elektron ve iyon sayısı artacaktır. Bu, elektrik akımındaki bir artışın nedenidir (bkz. Şekil V). Açıklanan işlem şok iyonlaşması denir.
Bununla birlikte, elektronların etkisiyle etki iyonlaşması, harici bir iyonlaştırıcı çıkarırken boşalmayı korumak için yeterli değildir. Bunun için elektronik çığların "çoğaltılmasıyla", yani, bazı süreçlerin etkisi altındaki gazda yeni elektronlar vardı. Bu tür işlemler ŞEKİL 2'de şematik olarak gösterilmiştir. 158: Saha pozitif iyonları tarafından hızlandırılmış, katotu vurarak, elektronları ondan çıkardı (işlem 2); Gaz moleküllerine bakan pozitif iyonlar, bunları heyecanlı bir duruma dönüştürür, bu tür moleküllerin normal bir duruma geçişi fotonun emisyonu eşlik eder (işlem 3); Nötr molekülün emdiği foton iyonize eder, moleküllerin bir fotonik iyonizasyonu işlemi vardır (işlem 4); Fotonların etkisiyle katottan elektronları yıkmak (işlem 5).
Son olarak, gaz aralığının elektrotları arasında önemli gerilmelerle, moment, elektronların daha küçük bir uzunluğuna sahip pozitif iyonlar, gaz moleküllerini (işlem 6) iyonize etmek için yeterli enerji elde ettiğinde ve iyon çığların negatife koşturulduğunda tabak. Aynı zamanda iyonik olduğunda, akım, akım neredeyse voltajın artmasından neredeyse artar (Şekil 2'deki bölge VI).
Açıklanan işlemlerin bir sonucu olarak, gazın hacmindeki iyonların ve elektronların sayısının bir ilçe benzeri artar ve boşalma bağımsız hale gelir, yani dış iyonlaştırıcıyı durdurur. Bağımsız bir boşalmanın oluştuğu voltaj, bir arıza gerilimi denir. Bu, mesafenin her bir santimetrede yaklaşık 30.000'dir.
Gazın basıncına bağlı olarak, elektrotların yapılandırılması, harici zincirin parametreleri, yaklaşık dört tür kendiliğinden boşalma hakkında konuşabilirsiniz: Smoldering, Spark, Ark ve Taç.
1. Küçük boşalma. Düşük basınçlarda meydana gelir. Bir cam tüpündeki 30 ÷ 50 cm uzunluğundaki elektrotlar birkaç yüz volttan yapılmışsa, yavaş yavaş tüpten hava pompalanır, daha sonra ≈ 5.3 ÷ 6.7 KPA basınçta, bir boşaltma, parlayan bir sarma kablosu şeklinde oluşur kırmızımsı renk, katottan anoda gidiyor. Basınçta başka bir düşüşle, kablo kalınlaştırılır ve ≈ 13 Pa basınçta, deşarj, Şekil 2'de şematik olarak gösterilmiştir.
Doğrudan katota, ince bir aydınlık katman 1, birinci katod parıltısına veya bir katod filmine bitişiktir, ardından karanlık bir katman 2 - bir katot koyu alan, bir ışıklı bir katmana 3 - Smolder Glow'a dönüşerek, keskin bir sınıra sahip Katot tarafından, yavaş yavaş anot tarafından kayboluyor. Elektronların pozitif iyonlarla rekombinasyonundan dolayı ortaya çıkar. 4 - Faraday'ın karanlık aralığı, karanlık alan, parlayan bir parıltı ile sınırlandırılmış, ardından iyonize parlayan gaz 5 - pozitif bir sütun. Pozitif bir ayağın boşalmayı sürdürmede önemli bir rolü yoktur. Örneğin, tüpün elektrotları arasındaki mesafedeki bir düşüşle, uzunluğu azalırken, boşalmanın katot parçaları formda ve büyüklükte değişmeden kalır. Parlayan boşaltmada, sadece iki kısmı bakımı için özel bir öneme sahiptir: bir katot koyu alanı ve parlayan bir parıltı. Katot karanlık alanında, elektronların ve pozitif iyonların güçlü bir şekilde ivmesi vardır, elektronları katottan (ikincil emisyon). Parlayan parıltının alanında, gaz moleküllerinin elektrik iyonizasyonu meydana gelir. Oluşan pozitif iyonlar katoda koştu ve yani, yine gaz, vb. Böylece, parlayan boşaltma sürekli olarak korunur.
Tüpün ≈ 1.3 pa gazlı bezinin bir basınçta daha fazla pompalamasıyla, tüpün duvarları piyasaya sürülür ve tüpün duvarları başlar. Katottan pozitif iyonlara sahip olan elektronlar, bu gibi övgüyle, nadiren gaz molekülleri ile yüzleşir ve bu nedenle alanın hızlandırdığı, cama çarparak, parıltının, sözde katodoluminesansa neden olur. Bu elektronların akışı, tarihsel olarak katot ışınlarının adını aldı.
Parlayan boşaltma teknolojide yaygın olarak kullanılır. Pozitif bir gönderinin parlaması her bir gaz renginin karakteristik olduğu için, aydınlık yazıtlar ve reklam için iletim tüplerinde kullanılır (örneğin, neon gaz boşaltma tüpleri kırmızı parıltı, argon - mavi-yeşil) verir. Gündüz açık lambalarda, akkor lambalardan daha ekonomik olan, cıva çiftlerinde meydana gelen kızdırma boşalmanın radyasyonu, floresan maddenin, tüpün iç yüzeyine uygulanacak, parlayan emilen radyasyonun etkisi altında başlayan flüoresan madde tarafından emilir. Karşılık gelen fosfor seçimine sahip kızdırma spektrumu güneş radyasyonu spektrumuna yakındır. Metallerin katot birikimi için parlayan boşaltma kullanılır. Pozitif iyonlara sahip bombardıman bombardımanı nedeniyle parlayan boşaldığında katod maddesi, ağır ısıtılması, buhar durumuna girer. Katoda çeşitli öğeleri yerleştirerek, düzgün bir metal katmanıyla kaplanabilirler.
2. Kıvılcım akıntısı. Büyük gerilimlerle ortaya çıkar elektrik alanı. (≈ 3 · 106 / m) atmosferik sırasına göre bir gazda. Kıvılcım, parlak bir şekilde aydınlık ince bir kanal, karmaşık bir yol kavisli ve dallanmıştır.
Kıvılcım akıntısının bir açıklaması, parlak bir ışıklı bir kıvılcım kanalının görünüşünün, zayıf akan iyonize gazın zayıf akan birikmelerinin ortaya çıkmasından önce geldiğine göre, flamalı teorinin temelinde verilir. Bu kümeler çizgili denir. Flamalar sadece elektronik çığların şok iyonlaşması ile oluşması sonucu değil, aynı zamanda gazın fotonik iyonizasyonu sonucu da ortaya çıkıyor. Birbirlerini yakalayan çığlar, flamalardan iletken köprüler oluşturur, bunun için aşağıdaki zamanlarda ve kıvılcım tahliye kanallarını oluşturan güçlü elektron akışları sabittir. Çok miktarda enerjinin tahliyesi nedeniyle, kıvılcım boşluğundaki gaz, lüminesansına yol açan çok yüksek bir sıcaklığa (yaklaşık 10 4 K) ısıtılır. Hızlı gaz ısıtma, basınçta bir artışa ve şok dalgalarının ortaya çıkmasına neden olur, kıvılcım akıntılarında ses efektlerinin açıklanması - zayıf deşarjlarda karakteristik çatlaklar ve yıldırım için güçlü bir kıvılcım boşalması örneği olan güçlü grommet ruloları ve dünya veya iki fırtınalı bulutlar arasında.
Spark boşaltma, içten yanmalı motorlardaki yanıcı karışımı ve elektriksel iletim hatlarının aşırı gerilimlerden korunmasını (kıvılcımların) korunması için kullanılır. Boşaltma boşluğunun düşüklüğünde, kıvılcım boşalması, metal yüzeyinin imha (erozyonu) neden olur, bu nedenle doğru metal işlemenin (kesme, delme) elektrobatı için kullanılır. Şarj edilmiş parçacıkları (kıvılcım sayaçları) kaydetmek için spektral analizde kullanılır.
3. Ark deşarjı. Kıvılcım boşalmasını, elektrotlar arasındaki mesafeyi kademeli olarak azaltmak için güçlü bir kaynaktan azaltmak için, boşalma sürekli hale gelirse, ark boşalması meydana gelir. Aynı zamanda, akımın gücü keskin bir şekilde artar, yüzlerce amper ulaşır ve tahliye açığı üzerindeki voltaj birkaç on römonaya düşer. Arc deşarjı, kıvılcımın aşamasını atlayarak alçak gerilim kaynağından elde edilebilir. Bunun için, elektrotlar (örneğin, kömür) temas etmek için bir araya getirir, güçlü bir şekilde ayrılırlar. elektrik şokuSonra onlar yetiştirilirler ve bir elektrik arkası elde edilir (bu, Rus bilimcisi V. V. Petrov tarafından nasıl açıldığı). Atmosferik basınçta, katodun sıcaklığı yaklaşık 3900 K'ye eşittir. Arc yanıkları gibi, kömür katotu keskinleşir ve anot üzerinde derinleşme oluşur - sıcak ark konumu olan krater.
Modern fikirlere göre, Yoğun termoelektronik emisyon nedeniyle katodun yüksek sıcaklığı nedeniyle ark deşarjı, yanı sıra nedeniyle moleküllerin ısıl iyonizasyonu nedeniyle korunur. yüksek sıcaklıklar Gaz.
Ark deşarjı, ulusal ekonomide metal ekonomide metal ekonomide, yüksek kaliteli çelikler (ark fırını), aydınlatma (spotlights, projeksiyon ekipmanı) elde etmek için kullanılır. Ayrıca, kuvars silindirlerdeki cıva elektrotlu ark lambaları da yaygın olarak kullanılır, burada yay boşalması, pompalama havasıyla bir cıva çiftinde meydana gelir. Bir cıva çiftinde ortaya çıkan bir yay, güçlü bir ultraviyole radyasyon kaynağıdır ve tıpta kullanılır (örneğin, kuvars lambaları). Ark deşarjı düşük basınçlar Merkür çiftlerinde, AC'yi düzeltmek için cıva redresörlerinde kullanılır.
4. Taç deşarjı - Homojen olmayan bir alanda (örneğin, atmosferik) basınçla (örneğin, büyük bir eğim yüzeyindeki elektrotların yakınında, bir iğne elektrotunun yanında) yüksek voltajlı elektriksel tahliye. Gergin yakınındaki alan kuvveti 30 kv / cm'ye ulaştığında, etrafta bir parıltı, bir taç türüne sahip olan ve bu tür boşaltma adından kaynaklanan bir taç türüne sahip olur.
Coronating elektrodunun işaretine bağlı olarak, negatif veya pozitif bir taç ayırt edilir. Negatif bir taç durumunda, gaz moleküllerinin şok iyonlaşmasına neden olan elektronların doğumun, pozitif iyonların etkisiyle, anotun yakınında gaz iyonizasyonu nedeniyle pozitif iyonların etkisi altında bunların emisyonu nedeniyle ortaya çıkar. Doğal koşullarda, taç atmosferik elektriğin gemi direğinin zirvelerinde etkisi altında meydana gelir (yıldırım çakmaklarının etkisi). Bu fenomen eski zamanlarda, St. Elma'nın ışıklarının adını aldı. Hasar Yüksek voltajlı güç hatlarının tellerinin etrafındaki kron, kaçak akımların oluşumunda oluşur. Yüksek voltaj hatlarının telini azaltmak için kalınlaştırılır. Taç deşarjı, aralıklı olmak, aynı zamanda bir radyo paraziti kaynağı olur.
Elektrostiliferlerde, endüstriyel gazları safsızlıklardan temizlemek için kullanılan elektrostiliferlerde bir koroner boşalma kullanılır. Temizliğe maruz kalan gaz, eksen üzerinde, dikey silindirin altından yukarı doğru hareket eder. İyonlar mevcut büyük miktarlar Dış kısımda, taç, safsızlık parçacıklarına yerleşmiştir ve alanın dış koroner olmayan bir elektrota düşmesine ve üzerine yerleşir. Taç akıntısı, toz ve boya kaplamaları uygularken de uygulanır.
Elektrostatik alan
Elektrikli alan çizgileri
Modern fizik fikirlerine göre, bir şarjın diğerindeki etkisi yoluyla iletilir. elektrostatik alan - Her şarj edilmiş vücudun kendisi etrafında yarattığı özel bir sonsuz genişletilmiş malzeme ortamı. Elektrostatik alanlar, insan duyuları ile tespit edilemez. Bununla birlikte, sahaya yerleştirilen şarj, bu yükle doğrudan orantılı gücü hareket ettirir. Çünkü Güç Yönü, şarj işaretine bağlıdır, daha sonra sözde alanların çalışması için kullanılması kabul edilir. deneme ücretis 0.. Bu, elektrik alanına ilgi açısından yerleştirilen pozitif, nokta şarjıdır. Buna göre, kuvveti test yükünün değerine oranı Q 0, alanın kuvvet özellikleri olarak uygun şekilde kullanılır.
Bu, alanın her bir noktası için sabittir Vektör değerinin birim başına hareket eden kuvvete eşit, pozitif şarj denir gerginlik . Bir nokta şarjı için Q için r bir mesafede Q:
, (4)
Vektörin yönü, deneme yükünde hareket eden kuvvet yönü ile çakışıyor. [E] \u003d N / CL veya V / m.
Dielektrik ortamda, ücretler arasındaki etkileşimin gücü, bu alanın gücü, ε zamanlarında azalır:
, . (5)
Birbirinizi koyduğunuzda, birkaç elektrostatik alan, elde edilen gerginlik, alanların her birinin gerginliğinin vektör toplamı olarak tanımlanır (Süper Prensibi):
Grafik olarak, elektrik alanının uzayda dağılımı kullanılarak gösterilir. en yumuşak çizgiler . Bu çizgiler gerçekleştirilir, böylece teğet onlara herhangi bir noktada çakışır. Bu, şarjda hareket eden kuvvetin vektörünün, bu, ivmeleninin vektörü anlamına gelir, bu da hiçbir zaman kesişen hiçbir yerde kesişmeyen güç hatlarına göre teğetlere de yatkın olduğu anlamına gelir. Elektrostatik alanın güç hatları kapatılamaz. Olumlu olarak başlar ve negatif ücretlerle sona erer veya sonsuzluğa girerler.
Elektrik Şarjı Bazı alan noktasına yerleştirilir, bu alanın özelliklerini değiştirir. Yani, şarj etrafında bir elektrik alanı oluşturur. Elektrostatik alan - Özel görünüm Önemli olmak.
Elektrostatik alan zamanla değişmez.
Elektrik alanının güç özelliği gerginliktir
Bu noktadaki elektrikli alan gücü vektör denir fiziksel miktar, sayısal olarak bu alana yerleştirilen tek bir pozitif yük üzerinde hareket eden kuvvete eşittir.
Bir deneme ücreti için, birkaç suçlama eyleminin yanındaki kuvvetler, güçlerin üst üste binme ilkesi üzerindeki güçler bağımsızdır ve bu güçlerin ortaya çıkması, vektör miktarına eşittir. Elektrik alanlarının süperpozisyonu (örtüşen) prensibi: Boşluğun belirli bir noktasındaki şarj sisteminin elektrik alanı kuvveti, her şarjın bu alanda oluşturulan elektrik alanlarının elektrik alanlarının vektör toplamına eşittir. Sistem ayrı ayrı:veya
Elektrik alanı, elektrik hatları yardımıyla grafiksel olarak temsil etmek için uygundur.
Elektrik hatları (elektrikli alan dayanımı hatları) Alanın her noktasında, bu noktada yoğunluk vektörünün yönüyle çakışan teğetleri arayın.
Elektrik hatları olumlu bir şarj üzerine başlar ve negatif birNokta şarjlarının elektrostatik alanlarının güç hatları.).
Gerilim hatlarının kalınlığı, alanın gücünü karakterize eder (satırların daha yoğun olduğu, alan daha güçlüdür).
Bir nokta şarjının elektrostatik alanı heterojendir (alanın daha güçlüdür).Sonsuz düzgün bir şekilde yüklü uçakların elektrostatik alanlarının güç hatları.
Sonsuz düzgün yüklü uçağın elektrostatik alanı homojendir. Elektrik alanı, tüm noktalarda gerginlik aynı, üniforma denilen.
İki nokta şarjının en yumuşak elektrostatik alanları.
Potansiyel, elektrik alanının enerji özellikleridir.
Potansiyel - Elektrik alanının bu noktasında elektrik yüküne sahip olan potansiyel enerjinin oranına eşit skaler fiziksel değer, bu yükün büyüklüğüne.Potansiyel, potansiyel enerjinin elektrik alanının bu noktasına yerleştirilen tek bir pozitif şarj olacağını göstermektedir. φ \u003d w / q
buradaki φ bu nokta noktasındaki potansiyeldir, bu nokta noktasında W-Potansiyel şarj enerjisidir.
SI sisteminde potansiyel ölçüm birimi başına kabul [φ] \u003d in(1B \u003d 1J / CL)
Potansiyel biriminin arkasında, böyle bir noktada potansiyeli, elektrik yükü 1 CL'nin sonsuzluğundan, 1 J'ye eşit bir iş yapmak için gereklidir.
Şarj sisteminin oluşturduğu elektrik alanı göz önüne alındığında, alan potansiyelini belirlemek için kullanılmalıdır. Üstüste binme ilkesi:
Şarj sisteminin elektrik alanının, boşluğun belirli bir noktasında elektrik alanının potansiyeli, bu alanda oluşturulan elektrik alanlarının potansiyellerinin cebirsel toplamına eşittir, sistemin her şarjı ayrı olarak:
Hayali yüzeyi, potansiyelin aynı değerleri aldığı tüm noktalarda, çağrılır. eş potansiyel yüzeyi.Elektrik şarjı, noktanın eş potansiyel yüzeyin boyunca noktadan noktaya taşındığında, enerji değişmez. Verilen bir elektrostatik alan için eş potansiyel yüzeyler sonsuz bir set oluşturulabilir.
Alanın her alanındaki gerilimin vektörü, bu alandan gerçekleştirilen, her zaman eş potansiyel yüzeye diktir.
Daha sonra kanıtladığımız ve tartıştığımız Ostrogradsky-Gauss Teoremi, elektrik yükleri ve elektrik alanı arasındaki bağlantıyı kurar. Coulomb yasasının daha genel ve daha zarif bir formülasyonunu temsil eder.
Prensip olarak, bu şarj dağıtımının yarattığı elektrostatik alanın yoğunluğu, Culon Hukuku kullanılarak her zaman hesaplanabilir. Herhangi bir noktadaki toplam elektrik alanı, tüm masrafların toplamı (integral) katkısının vektörüdür, yani.
Bununla birlikte, en basit durumlar hariç, bu miktarı hesaplayın veya entegral son derece zordur.
Burada, bu masrafların yarattığı, elektrik alan gücünü hesaplamak çok daha kolay olduğu Ostrogradsky-Gauss teoremi yardımına geliyor.
Ostrogradsky-Gauss teorisinin ana değeri, izin vermesidir. elektrostatik alanın doğasını anlamak ve yüklemek için daha derin Daha yaygın Şarj ve alan arasındaki iletişim.
Ancak Ostrogradsky-Gauss teoremine geçmeden önce, kavramları tanıtmak gerekir: güç hatları Elektrostatik alanve akış vektör yoğunluğu Elektrostatik alan.
Elektrik alanını tanımlamak için, alanın her noktasında gerginlik vektörünü ayarlamanız gerekir. Bu analitik veya grafiksel olarak yapılabilir. Bu kullanım için güç hatları - Bunlar, alanın herhangi bir noktasında gerginlik vektörünün yönünde çakışan çizgilerdir. (Şek. 2.1).
İncir. 2.1
Güç hattı belirli bir yöne bağlanır - pozitif bir yükten negatif veya sonsuzluğa kadar.
Davayı düşünün Üniforma elektrik alanı.
Üniforma Elektrostatik alan, yoğunluğun boyut ve yönde aynı olduğu tüm noktalarda denir.. Homojen bir elektrostatik alan, birbirinden eşit mesafedeki paralel güç hatları ile gösterilir (örneğin kondenser plakaları arasında, böyle bir alan var) (Şekil 2.2).
Bir puan şarjı durumunda, gerginlik hatları olumlu bir şarjdan devam eder ve sonsuzluğa girer; Ve Infinity Enter'dan negatif yük. Çünkü Bu ve güç hatlarının kalınlığı, şarjdan uzaklığın karesi ile ters orantılıdır. Çünkü Bu satırların kendisi içindeki yüzey alanı, mesafenin karesine oranla geçtiği, toplam sayısı Çizgiler şarjdan herhangi bir mesafede sabit kalır.
Şarj sistemi için, gördüğümüz gibi, güç hatları pozitif bir yükten olumsuz yönde yönlendirilir (Şekil 2.2).
İncir. 2.2.
Şekil 2.3, sadece güç hatlarının kalınlığının büyüklüğün bir göstergesi olabileceğini göstermektedir.
Güç hatlarının kalınlığı, tek bir platformun, gerginlik vektörünün normal olduğu, gerginlik vektörünün modülüne eşit olan bu tür numaralarını geçecek şekilde olmalıdır. .
\u003e\u003e Fizik: Elektrik alanı elektrik hatları. Yüklü kasenin gerginlik alanı
Elektrik alanı duyuları etkilemez. Onu görmüyoruz.
Ancak, alan gücü vektörlerini birkaç uzay noktasında çizerseniz, alan dağılımı hakkında bir fikir edinebiliriz ( Şekil.14.9.ayrıldı). Resim, geçtikleri her noktada, gerginlik vektörleri yönünde çakışan sürekli çizgiler çizerseniz, resim daha görsel olacaktır. Bu çizgiler denir elektrik alanının veya yoğunluklu hatların güç hatları (Şekil.14.9., sağda).
Elektrik hatlarının yönü, gerginlik vektörünün yönünü belirlemenizi sağlar. farklı noktalar Elektrik hatlarının alanları ve yoğunluğu (birim alanı başına satır sayısı), alan gücünün nerede olduğunu gösterir. Yani, Şekillerde 14.10-14.13 Puandaki elektrik hatlarının hassasiyeti FAKATnoktalardan daha fazla İÇİNDE. Açıkça 
.
Faradadların varsayıldığı gibi, yoğunluk çizgilerinin gergin elastik dişler veya kablolar gibi gerçeklikte olduğu düşünülmemelidir. Gerginlik hatları sadece alandaki alan dağılımını görselleştirmeye yardımcı olur. Meridyenlerden daha gerçek değillerdir ve dünyadaki paralelliklerdir.
Ancak, güç hatları görünür hale getirilebilir. İzolatörün dikdörtgen kristalleri (örneğin, kinin) viskoz bir sıvıyla iyice karışırsa (örneğin, hint yağı) Ve yüklü gövdeleri oraya koyun, daha sonra bu gövdelere yakın, kristalin gerginlik hatları boyunca zincirlerde sıralanmıştır.
Şekiller, gerginlik hatlarının örnekleri sağlar: pozitif yüklü bir top (bkz. Şekil.14.10); İki farklı yüklü top (bkz. Şekil.14.11); İki yüklü topu aynı anda (bkz. Şekil.14.12); Ücretleri modüle eşit olan ve işaretin karşısındaki iki plaka (bkz. Şekil.14.13). Son örnek, özellikle Şekil 14.13'te, plakalar arasındaki uzayda güç hatlarının ortasına paralel olarak: Buradaki elektrik alanı tüm noktalarda eşit derecededir.
Gerginliği tüm alanın tüm noktalarında aynı olan elektrik alanı Üniforma. Sınırlı bir alan alanında, bu alandaki alan kuvveti biraz değişirse, elektrik alanı yaklaşık olarak homojen olarak kabul edilebilir.
Homojen bir elektrik alanı, birbirinden eşit mesafelerde bulunan paralel çizgilerle tasvir edilmiştir.
Elektrik alanının güç hatları kapalı değildir, pozitif masraflara başlar ve negatif olarak biter. Elektrik hatları süreklidir ve kesişmez, çünkü kavşak, bu noktada elektrikli alan gücünün belirli bir yönünün yokluğu anlamına gelir.
Şarjlı bir kasenin alanı. Şimdi, şarjlı iletken topun elektrik alanının yarıçapı tarafından düşünün. R.. Şarj etmek s. Topun yüzeyine eşit olarak dağılmış. Elektrik alanının güç hatları, simetri düşüncelerden takip ederken, top yarıçapının devamı boyunca yönlendirilir ( Şekil.14.14, A.).
Not! Güç Topun dışındaki çizgiler, nokta şarjının güç hatları ile aynı şekilde uzayda dağıtılır ( Şekil.14.14, B.). Elektrik hatlarının kalıpları çakışıyorsa, alanın güçlü yönlerinin çakışmasını bekleyebiliriz. Bu nedenle, bir mesafede r\u003e R. Topun merkezinden, alan kuvveti, kürenin ortasına yerleştirilen nokta şarj alanının yoğunluğu ile aynı formül (14.9) ile belirlenir:
Elektrik hatlarının deseni, elektrikli alan gücünün çeşitli alan noktalarına nasıl yönlendirildiğini açıkça göstermektedir. Çizgiler çizgilerini değiştirerek, noktadan noktaya geçerken, saha gücü modülündeki değişikliği değerlendirebilirsiniz.
???
1. Elektrik alanının elektrik hatları denir?
2. Tüm durumlarda, şarj edilen partikülün yörüngesi, güç hattıyla çakışıyor mu?
3. Elektrik hatları kesişebilir mi?
4. Şarj edilmiş iletken topun alanının gerilimi nedir?
G. Y. Mikishev, B.B. Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Fizik 10
Ders tasarımı Soyut ders Referans Çerçeve Sunumu Dersi Hızlandırıcı Yöntemler İnteraktif Teknolojiler Uygulama Görevler ve alıştırmalar Kendi kendine test atölyesi, eğitimler, davalar, görevler Ev Görevleri Tartışma Öğrencilerden Retorik Sorular İllüstrasyonlar Ses, Video Klipler ve Multimedya Fotoğraflar, resimler, masalar, mizah şemaları, şakalar, şakalar, çizgi roman atasözleri, sözler, bulmaca, tırnak Takviyeler Soyutlar Meraklı Hile Yaprakları için Makaleler Chips Ders Kitapları Temel ve Ek Küre Diğer Terimler Ders Kitaplarının ve Derslerin Geliştirilmesi Ders Kitabında Hataları Sabitleme Ders kitabındaki parçayı güncelleme. Derste inovasyon unsurları Eski bilgilerin yerini değiştirdi Sadece öğretmenler için Mükemmel dersler Tartışma programının metodik önerileri için takvim planı Entegre DerslerBu ders için düzeltmeleriniz veya önerileriniz varsa,
Kaynak olan şarjı çevreleyen alanda, bu şarjın sayısıyla doğrudan orantılıdır ve bu şarjdan uzaklığı geri karedir. Elektrik alanının kabul edilen kurallara göre yönü her zaman olumsuz yüke doğru olumlu bir ücrettir. Bu, kaynağın elektrik alanının kaynağı alanında bir test ücreti aldığınız gibi temsil edilebilir ve bu deneme şarjı ya kovulacak veya çekilecek (şarj işaretine bağlı olarak). Elektrik alanı, bir vektör değeri olan gerginliklerle karakterizedir. Uzunluğu ve yöne sahip olmanın bir oku olarak grafiksel olarak gösterilebilir. Her yerde, ok yönü elektrikli alan gücünün yönünü gösterir. E.veya basitçe - alanın yönü ve ok uzunluğu, bu yerde elektrikli alan gücünün sayısal büyüklüğü ile orantılıdır. Alan kaynağından uzak alanın uzak alanı (şarj S.), gerginlik vektörünün uzunluğu daha az. Ve çıkarırken vektörün uzunluğu azalır n. Bir zamanlar bir kez n 2. Bir kez, bu, kare ile orantılı olarak.
Elektrik alanının vektör karakterinin vektör karakterinin görsel gösteriminin daha faydalı bir yolu, böyle bir konsepti veya sadece güç hatları olarak kullanmaktır. Kaynağı çevreleyen uzayda sayısız vektör oklarını göstermek yerine, bunları bu tür çizgilerle ilgili noktalara teğet olduğu sırada birleştirmek için faydalı olduğu ortaya çıktı.
Sonuç olarak, elektrikli alanın vektör desen için başarıyla kullanılır. elektrikli alan çizgileriBu, pozitif bir işaretin ücretlerinden çıkıyor ve negatif bir işaretin ücretlerini girin ve ayrıca uzayda sonsuzluğa uzanır. Böyle bir fikir, elektrik alanını insan gözüne görünmeyen görmenizi sağlar. Bununla birlikte, böyle bir sunum, yerçekimi kuvvetleri ve diğer temassız uzun menzilli etkileşim için de uygundur.
Elektrikli elektrik hatları modeli, sonsuz miktarda bunları içerir, ancak çok yüksek güç hatlarının görüntüsünün yoğunluğu, alan düzenlerini okuma olasılığını azaltır, bu nedenle numaraları okunabilirlik ile sınırlıdır.
Elektrik alanının güç hatlarını çizme kuralları
Bu gibi elektrik hatları modellerini derlemek için birçok kural var. Tüm bu kurallar, elektrik alanını görselleştirirken en büyük bilgiyi bilgilendirmek için tasarlanmıştır. Tek yönlü elektrik hatlarının bir görüntüsüdür. En yaygın yollardan biri, daha fazla sayıda satırla, yani daha fazla satır yoğunluğu olan daha fazla yüklü nesneleri çevrelemektir. Büyük şarjlı nesneler daha güçlü elektrik alanları oluşturur ve bu nedenle etrafındaki etrafındaki yoğunluk (yoğunluk) satırları daha fazla oluşturur. Kaynağın şarjına ne kadar yakın olursa, güç hatlarının yoğunluğu ne kadar yüksek olur ve şarj değeri ne kadar büyükse, etrafındaki kalın.
Elektrik alanın çizgilerini çizme için ikinci kural, ilk güç hatlarını geçen farklı bir satır türünün bir görüntüsünü içerir. dik. Bu tür satırlar denir eşzamanlı çizgilerVe bir ses görünümüyle, eş potansiyel yüzeyler hakkında konuşmalıyız. Bu tür satırlar kapalı kıvrımları oluşturur ve böyle bir eş potansiyel hattındaki her nokta aynı alan potansiyel değerine sahiptir. Herhangi bir şarj edilmiş partikül böyle dikin gibi geçtiğinde güç hatları Çizgiler (yüzeyler), sonra şarjın sorumluluğu hakkında konuşun. Şarj eşleştirme çizgileri boyunca (yüzeyler) hareket ederse, hareket etse de, işler herhangi bir iş yapılmaz. Yüklü partikül, başka bir şarjın elektrik alanında olmak, hareket etmeye başlar, ancak yalnızca sabit ücretler statik elektrikte göz önünde bulundurulur. Ücretlerin hareketi, şarj taşıyıcısı yapılabilirken elektrik çarpması denir.
Bunu hatırlamak önemlidir. elektrikli alan çizgileri Kesişmeyin ve başka bir türün çizgisi eş potansiyeldir, kapalı konturlar oluşturur. İki tür çizginin kesişiminin olduğu yerde, bu çizgilerdeki teğetler karşılıklı olarak diktir. Böylece, eğri bir koordinat ızgarası veya kafes, hücrelerin yanı sıra, farklı tiplerin çizgilerinin kesişme noktalarının yanı sıra, elektrik alanını karakterize eder.
Noktalı çizgiler eşleştirmedir. Oklarla çizgiler - elektrik alanının güç hatları
İki veya daha fazla ücretten oluşan elektrik alanı
Tenha tek ücretler için elektrikli alan çizgileri temsil etmek radyal ışınları Suçlamalardan geliyor ve sonsuzluğa gidiyor. Power hatlarının iki veya daha fazla ücret için yapılandırılması ne olacak? Böyle bir kalıp gerçekleştirmek için, elektrik alanının gerginlik vektörleri ile bir vektör alanı ile uğraştığımızı hatırlamak gerekir. Alanın modelini canlandırmak için, iki veya daha fazla masraftan gerginlik vektörlerinin eklenmesini yapmamız gerekiyor. Elde edilen vektörler, çeşitli ücretlerin toplam alanı olacaktır. Bu durumda güç hatları nasıl inşa edilebilir? Güç hattındaki her noktanın olduğunu hatırlamak önemlidir. tek nokta Elektrikli alan kuvveti vektör ile temas. Bu, geometride teğetin belirlenmesinden itibaren takip eder. Her vektörün başlangıcından uzun çizgiler biçiminde dik inşa etmek için, bu satırların çoğunun karşılıklı kesişimi, çok istenen güç hattını gösterecektir.
Güç hatlarının daha doğru bir matematiksel cebirsel görüntüsü için, elektrik hatlarının denklemlerini ve bu durumda vektörün ilk türevlerini, teğet olan ilk türevleri temsil edecektir. Bu görev bazen son derece zordur ve bilgisayar hesaplamasını gerektirir.
Öncelikle, birçok ücretten gelen elektrik alanının, her şarj kaynağından gerginlik vektörlerinin toplamı ile temsil edildiğini hatırlamak önemlidir. o kuruluş Elektrik alanını görselleştirmek için elektrik hatlarının yapımını gerçekleştirmek.
Elektrik alanında yapılan her şarj, küçük olsa bile, elektrik hatlarının deseni olsa bile bir değişikliğe yol açar. Bu tür görüntüler bazen çok çekici.
Elektrik alanının elektrik hatları zihnin gerçeği görmenin bir yolu olarak
Elektrik alanının konsepti, bilim adamları, yüklü nesneler arasında meydana gelen uzun menzilli etkiyi açıklamaya çalıştıklarında ortaya çıktı. Elektrik alanı fikri ilk önce Michael Faraday tarafından 19. yüzyıl fizikçisi tarafından tanıtıldı. Michael Faraday'in algısının sonucuydu. görünmez gerçeklik Uzun menzilli bir etkiyi karakterize eden elektrik hatlarının resmi şeklindedir. Faraday, bir şarj çerçevesinde yansıtmadı, ancak daha ileri gitti ve zihnin sınırlarını genişletti. Ücretli nesnenin (veya yerçekimi durumunda kütlenin) boşluğu etkilediğini ve böyle bir etkinin bir alanı kavramını getirdiğini öne sürdü. Bu alanlar göz önüne alındığında, masrafların davranışlarını açıklayabildi ve böylece birçok elektrik sırrını ortaya çıkardı.
