Le proprietà e le caratteristiche del campo elettrico sono studiate da quasi tutti i tecnici specializzati. Ma un corso universitario è spesso scritto in un linguaggio complesso e incomprensibile. Pertanto, nell'ambito dell'articolo, le caratteristiche dei campi elettrici saranno descritte in modo accessibile in modo che ogni persona possa capirle. Inoltre, presteremo particolare attenzione ai concetti correlati (sovrapposizione) e alle possibilità di sviluppo di quest'area della fisica.
Informazioni generali
Secondo i concetti moderni, le cariche elettriche non interagiscono direttamente tra loro. Ne emerge una caratteristica interessante. Quindi, ogni corpo carico ha il proprio campo elettrico nello spazio circostante. Colpisce altre entità. Le caratteristiche dei campi elettrici ci interessano perché mostrano l'effetto del campo sulle cariche elettriche e la forza con cui viene svolto. Quale conclusione se ne può trarre? I corpi accusati non hanno un reciproco effetto diretto. Per questo vengono utilizzati i campi elettrici. Come possono essere esplorati? Per fare ciò, puoi usare una carica di prova: un piccolo raggio di particelle puntiformi, che non lo èavrà un impatto significativo sulla struttura esistente. Allora quali sono le caratteristiche del campo elettrico? Ce ne sono tre: tensione, tensione e potenziale. Ognuno di essi ha le proprie caratteristiche e sfere di influenza sulle particelle.
Campo elettrico: cos'è?
Ma prima di passare all'argomento principale dell'articolo, devi avere una certa conoscenza. Se lo sono, allora questa parte può essere tranquillamente s altata. Innanzitutto, consideriamo la questione del motivo dell'esistenza di un campo elettrico. Affinché lo sia, è necessaria una carica. Inoltre, le proprietà dello spazio in cui risiede il corpo caricato devono differire da quelle in cui non esiste. C'è una tale caratteristica qui: se una carica viene posizionata in un determinato sistema di coordinate, i cambiamenti non avverranno istantaneamente, ma solo a una certa velocità. Si diffonderanno, come onde, nello spazio. Questo sarà accompagnato dalla comparsa di forze meccaniche che agiscono su altri vettori in questo sistema di coordinate. E qui veniamo alla cosa principale! Le forze emergenti non sono il risultato di un'influenza diretta, ma dell'interazione attraverso un ambiente che è cambiato qualitativamente. Lo spazio in cui si verificano tali cambiamenti è chiamato campo elettrico.
Caratteristiche
Una carica situata in un campo elettrico si muove nella direzione della forza che agisce su di essa. È possibile raggiungere uno stato di riposo? Sì, è abbastanza reale. Ma per questo, l'intensità del campo elettrico deve essere bilanciata da alcuni altra influenza. Non appena si verifica lo squilibrio, la carica riprende a muoversi. La direzione in questo caso dipenderà dalla forza maggiore. Anche se ce ne sono molti, il risultato finale sarà qualcosa di equilibrato e universale. Per immaginare meglio con cosa devi lavorare, sono rappresentate linee di forza. Le loro direzioni corrispondono alle forze agenti. Va notato che le linee di forza hanno sia un inizio che una fine. In altre parole, non si chiudono su se stessi. Iniziano su corpi carichi positivamente e terminano su corpi negativi. Questo non è tutto, in modo più dettagliato sulle linee di forza, sul loro background teorico e sull'attuazione pratica, parleremo un po' più avanti nel testo e le considereremo insieme alla legge di Coulomb.
Intensità del campo elettrico
Questa caratteristica viene utilizzata per quantificare il campo elettrico. Questo è abbastanza difficile da capire. Questa caratteristica del campo elettrico (forza) è una quantità fisica uguale al rapporto tra la forza d'azione su una carica di prova positiva, che si trova in un certo punto dello spazio, al suo valore. C'è un aspetto speciale qui. Questa quantità fisica è un vettore. La sua direzione coincide con la direzione della forza che agisce sulla carica di prova positiva. Dovresti anche rispondere a una domanda molto comune e notare che la forza caratteristica del campo elettrico è proprio l'intensità. E cosa succede ai soggetti immobili e immutabili? Il loro campo elettrico è considerato elettrostatico. Quando si lavora con una carica puntuale el'interesse per lo studio della tensione è fornito dalle linee di forza e dalla legge di Coulomb. Quali caratteristiche esistono qui?
Legge di Coulomb e linee di forza
La forza caratteristica del campo elettrico in questo caso funziona solo per una carica puntiforme, che si trova a una distanza di un certo raggio da essa. E se prendiamo questo valore modulo, avremo un campo Coulomb. In esso, la direzione del vettore dipende direttamente dal segno della carica. Quindi, se è positivo, il campo si "sposta" lungo il raggio. Nella situazione opposta, il vettore sarà diretto direttamente alla carica stessa. Per una comprensione visiva di cosa sta succedendo e come, puoi trovare e familiarizzare con i disegni che mostrano le linee di forza. Le caratteristiche principali del campo elettrico nei libri di testo, anche se piuttosto difficili da spiegare, ma i disegni, a loro va dato il dovuto, sono di alta qualità. È vero, si dovrebbe notare una tale caratteristica dei libri: quando si costruiscono disegni di linee di forza, la loro densità è proporzionale al modulo del vettore di tensione. Questo è un piccolo suggerimento che può essere di grande aiuto nel controllo delle conoscenze o nell'esame.
Potenziale
La carica si muove sempre quando non c'è equilibrio di forze. Questo ci dice che in questo caso il campo elettrico ha energia potenziale. In altre parole, può fare del lavoro. Diamo un'occhiata a un piccolo esempio. Un campo elettrico ha spostato una carica da un puntoE in B. Di conseguenza, c'è una diminuzione dell'energia potenziale del campo. Succede perché il lavoro è stato fatto. Questa caratteristica di potenza del campo elettrico non cambierà se il movimento è stato effettuato sotto l'influenza dell'esterno. In questo caso, l'energia potenziale non diminuirà, ma aumenterà. Inoltre, questa caratteristica fisica del campo elettrico cambierà in proporzione diretta alla forza esterna applicata, che ha spostato la carica nel campo elettrico. Va notato che in questo caso tutto il lavoro svolto sarà speso per aumentare l'energia potenziale. Per comprendere l'argomento, prendiamo il seguente esempio. Quindi abbiamo una carica positiva. Si trova al di fuori del campo elettrico considerato. Per questo motivo, l'impatto è così piccolo che può essere ignorato. Sorge una forza esterna, che introduce una carica nel campo elettrico. Lei fa il lavoro necessario per traslocare. In questo caso, le forze del campo vengono superate. Pertanto, sorge un potenziale d'azione, ma già nel campo elettrico stesso. Va notato che questo può essere un indicatore eterogeneo. Quindi, l'energia che si riferisce a ciascuna specifica unità di carica positiva è chiamata potenziale del campo in quel punto. È numericamente uguale al lavoro svolto da una forza esterna per spostare il soggetto in un dato luogo. Il potenziale di campo è misurato in volt.
Tensione
In qualsiasi campo elettrico, puoi osservare come le cariche positive "migrino" da punti ad alto potenziale a quelli che hanno valori bassi di questo parametro. I negativi seguono questo percorso nella direzione opposta. Ma in entrambi i casi ciò accade solo per la presenza di energia potenziale. La tensione viene calcolata da esso. Per fare ciò, è necessario conoscere il valore di cui è diminuita l'energia potenziale del campo. La tensione è numericamente uguale al lavoro svolto per trasferire una carica positiva tra due punti specifici. Da ciò si può ricavare un'interessante corrispondenza. Quindi, tensione e differenza di potenziale in questo caso sono la stessa entità fisica.
Sovrapposizione di campi elettrici
Quindi, abbiamo considerato le principali caratteristiche del campo elettrico. Ma per comprendere meglio l'argomento, proponiamo di considerare inoltre una serie di parametri che possono essere importanti. E inizieremo con una sovrapposizione di campi elettrici. In precedenza, abbiamo considerato situazioni in cui esisteva un solo addebito specifico. Ma ce ne sono molti nei campi! Pertanto, considerando una situazione vicina alla re altà, immaginiamo di avere diverse accuse. Quindi si scopre che le forze che obbediscono alla regola dell'addizione vettoriale agiranno sul soggetto del processo. Inoltre, il principio di sovrapposizione dice che un movimento complesso può essere diviso in due o più semplici. È impossibile sviluppare un modello di movimento realistico senza tener conto della sovrapposizione. In altre parole, la particella che stiamo considerando nelle condizioni esistenti è influenzata da varie cariche, ognuna delle quali ha la suacampo elettrico.
Usa
Va notato che ora le possibilità del campo elettrico non vengono sfruttate al massimo delle loro potenzialità. Anche, sarebbe più corretto dire, il suo potenziale è da noi difficilmente sfruttato. Il lampadario di Chizhevsky può essere citato come un'implementazione pratica delle possibilità del campo elettrico. In precedenza, a metà del secolo scorso, l'umanità iniziò a esplorare lo spazio. Ma gli scienziati avevano molte domande irrisolte. Uno di questi è l'aria e i suoi componenti nocivi. Lo scienziato sovietico Chizhevsky, che allo stesso tempo era interessato all'energia caratteristica del campo elettrico, prese la soluzione di questo problema. E va notato che ha ottenuto un ottimo sviluppo. Questo dispositivo si basava sulla tecnica di creare flussi d'aria aeroionici dovuti a piccole scariche. Ma nell'ambito dell'articolo, non siamo interessati tanto al dispositivo stesso, quanto al principio del suo funzionamento. Il fatto è che per il funzionamento del lampadario Chizhevsky non è stata utilizzata una fonte di alimentazione fissa, ma un campo elettrico! Condensatori speciali sono stati utilizzati per concentrare l'energia. L'energia caratteristica del campo elettrico dell'ambiente ha influenzato in modo significativo il successo del dispositivo. Cioè, questo dispositivo è stato sviluppato appositamente per i veicoli spaziali, che sono letteralmente pieni di elettronica. Era alimentato dai risultati delle attività di altri dispositivi collegati a fonti di alimentazione costante. Va notato che la direzione non è stata abbandonata, ed è ora allo studio la possibilità di prelevare energia dal campo elettrico. Verità,Va notato che non sono stati ancora raggiunti progressi significativi. È anche necessario notare la scala relativamente piccola della ricerca in corso e il fatto che la maggior parte di esse è svolta da inventori volontari.
Quali sono le caratteristiche dei campi elettrici interessati da?
Perché studiarli? Come accennato in precedenza, le caratteristiche di un campo elettrico sono intensità, tensione e potenziale. Nella vita di una normale persona comune, questi parametri non possono vantare un'influenza significativa. Ma quando sorgono domande sul fatto che qualcosa di grande e complesso dovrebbe essere fatto, allora non considerarle è un lusso. Il fatto è che un numero eccessivo di campi elettronici (o la loro intensità eccessiva) provoca interferenze nella trasmissione dei segnali da parte delle apparecchiature. Questo porta alla distorsione delle informazioni trasmesse. Va notato che questo non è l'unico problema di questo tipo. Oltre al rumore bianco della tecnologia, anche campi elettronici eccessivamente forti possono influire negativamente sul funzionamento del corpo umano. Va notato che una piccola ionizzazione della stanza è ancora considerata una benedizione, poiché contribuisce alla deposizione di polvere sulle superfici di un'abitazione umana. Ma se si guarda a quante apparecchiature di ogni tipo (frigoriferi, televisori, caldaie, telefoni, sistemi di alimentazione e così via) ci sono nelle nostre case, possiamo concludere che, ahimè, questo non fa bene alla nostra salute. Va notato che le basse caratteristiche dei campi elettrici non ci danneggiano quasi, poiché aL'umanità è stata a lungo abituata alle radiazioni cosmiche. Ma è difficile da dire sull'elettronica. Naturalmente, non sarà possibile rifiutare tutto questo, ma è possibile ridurre al minimo con successo l'impatto negativo dei campi elettrici sul corpo umano. Per questo, tra l' altro, è sufficiente applicare i principi dell'uso efficiente dal punto di vista energetico della tecnologia, che prevedono di ridurre al minimo i tempi di funzionamento dei meccanismi.
Conclusione
Abbiamo esaminato quale grandezza fisica è una caratteristica del campo elettrico, dove cosa viene utilizzato, qual è il potenziale degli sviluppi e la loro applicazione nella vita di tutti i giorni. Ma vorrei ancora aggiungere alcune parole finali sull'argomento. Va notato che un numero piuttosto elevato di persone era interessato a loro. Una delle tracce più visibili della storia è stata lasciata dal famoso inventore serbo Nikola Tesla. In questo, è riuscito a ottenere un notevole successo per quanto riguarda l'attuazione dei suoi piani, ma, purtroppo, non in termini di efficienza energetica. Pertanto, se c'è il desiderio di lavorare in questa direzione, ci sono molte opportunità da scoprire.
