Електрически заряд, поставен в някаква точка в пространството, променя свойствата на това пространство. Тоест зарядът се генерира около себе си електрическо поле. Електростатичното поле е специален вид материя.

Електростатичното поле, което съществува около неподвижни заредени тела, действа върху заряда с известна сила, близо до заряда е по-силно.
Електростатичното поле не се променя с времето.
Характеристиката на мощността на електрическото поле е интензитетът

Силата на електрическото поле в дадена точка е векторна физическа величина, числено равна на силата, действаща върху единичен положителен заряд, поставен в дадена точкаполета.

Ако върху тестов заряд действат сили от няколко заряда, тогава тези сили са независими от принципа на суперпозиция на силите, а резултатът от тези сили е равен на векторната сума на силите. Принципът на суперпозиция (суперпозиция) на електрически полета: Силата на електрическото поле на система от заряди в дадена точка от пространството е равна на векторната сума от силите на електрическото поле, създадени в дадена точка от пространството от всеки заряд на системата отделно:

или

Електрическото поле е удобно представено графично с помощта на силови линии.

Силовите линии (линии на интензивност на електрическото поле) са линии, допирателните към които във всяка точка на полето съвпадат с посоката на вектора на интензитета в дадена точка.

Силовите линии започват с положителен заряд и завършват с отрицателен (Силови линии на електростатични полета на точкови заряди.).

Плътността на линиите на напрежение характеризира силата на полето (колкото по-плътни са линиите, толкова по-силно е полето).

Електростатичното поле на точковия заряд е неравномерно (полето е по-силно по-близо до заряда).

Силови линии на електростатични полета на безкрайни равномерно заредени равнини.
Електростатичното поле на безкрайни равномерно заредени равнини е еднородно. Електрическо поле, чиято интензивност е еднаква във всички точки, се нарича хомогенно.

Силови линии на електростатични полета на два точкови заряда.

Потенциал - енергийна характеристика на електрическото поле.

Потенциал- скаларна физическа величина, равна на отношението на потенциалната енергия, която електрически заряд има в дадена точка от електрическото поле към стойността на този заряд.
Потенциалът показва каква потенциална енергия ще има единичен положителен заряд, поставен в дадена точка от електрическото поле. φ=W/q
където φ е потенциалът в дадена точка от полето, W е потенциалната енергия на заряда в дадена точка от полето.
За единица за измерване на потенциала в системата SI вземете [φ] = V(1V = 1J/C)
Единицата за потенциал се приема като потенциал в такава точка, за да се премести от безкрайност електрически заряд от 1 C, е необходимо да се извърши работа, равна на 1 J.
Като се има предвид електрическото поле, създадено от системата от заряди, трябва да се използва за определяне на потенциала на полето принцип на суперпозиция:
Потенциалът на електрическото поле на система от заряди в дадена точка от пространството е равен на алгебричната сума от потенциалите на електрическите полета, създадени в дадена точка от пространството от всеки заряд на системата поотделно:
Нарича се въображаема повърхност, в която потенциалът има еднаква стойност във всички точки еквипотенциална повърхност.При преместване на електрически заряд от точка до точка по еквипотенциалната повърхност, енергията му не се променя. Могат да бъдат конструирани безкраен брой еквипотенциални повърхности за дадено електростатично поле.
Векторът на интензитета във всяка точка от полето винаги е перпендикулярен на еквипотенциалната повърхност, изтеглена през дадена точка от полето.

Електрическото поле е векторно поле, което действа около частици, които имат електрически заряд. Той е част от електромагнитното поле. Характеризира се с липсата на реална визуализация. Той е невидим и може да се види само в резултат на действие на сила, на което реагират други заредени тела с противоположни полюси.

Как действа електрическото поле?

Всъщност полето е специално състояние на материята. Действието му се проявява в ускоряване на тела или частици с електрически заряд. Характерните му характеристики включват:

• Действие само при наличие на електрически заряд.
• Без граници.
• Наличието на определено количество въздействие.
• Възможността за определяне само от резултата от действието.

Полето е неразривно свързано с зарядите, които са в определена частица или тяло. Може да се образува в два случая. Първият предвижда появата му около електрически заряди, а вторият при движение на електромагнитни вълни, когато електромагнитното поле се променя.

Електрическите полета действат върху електрически заредени частици, които са неподвижни спрямо наблюдателя. В резултат на това те получават власт. Пример за въздействието на полето може да се наблюдава в ежедневието. За да направите това, достатъчно е да създадете електрически заряд. Учебниците по физика предлагат най-простия пример за това, когато диелектрик се трие върху вълнен продукт. Напълно е възможно да получите поле, като вземете пластмасова химикалка и я разтриете в косата си. На повърхността му се образува заряд, което води до появата на електрическо поле. В резултат на това писалката привлича малки частици. Ако се представи на фино накъсани парчета хартия, те ще бъдат привлечени от него. Същият резултат може да се постигне и с пластмасов гребен.

Битов пример за проява на електрическо поле е образуването на малки светлинни светкавици при сваляне на дрехи от синтетични материали. В резултат на това, че са върху тялото, диелектричните влакна натрупват заряди около тях. При свалянето на такова облекло електрическото поле е подложено на различни сили на въздействие, което води до образуване на светлинни проблясъци. Това важи особено за зимните дрехи, по-специално пуловери и шалове.

Свойства на полето

За характеризиране на електрическото поле се използват 3 индикатора:

• Потенциал.
• Напрежение.
• Волтаж.

Потенциал

Този имот е един от основните. Потенциалът показва количеството натрупана енергия, използвана за преместване на заряди. Докато се изместват, енергията се губи, като постепенно се доближава до нула. Ясна аналогия на този принцип може да бъде обикновена стоманена пружина. В спокойна позиция той няма никакъв потенциал, но само до момента, в който е компресиран. От такова въздействие той получава енергията на противодействие, следователно след прекратяване на влиянието определено ще се разгърне. Когато пружината се освободи, тя моментално се изправя. Ако по пътя й има предмети, тя ще започне да ги мести. Връщайки се директно към електрическото поле, потенциалът може да се сравни с усилията, приложени за изправяне на гърба.

Електрическото поле има потенциална енергия, което го прави способно да извършва определено действие. Но преместването на заряда в пространството изчерпва ресурса му. В същия случай, ако движението на заряда вътре в полето се извършва под въздействието на външна сила, тогава полето не само не губи своя потенциал, но и го попълва.

Също така, за по-добро разбиране на тази стойност, може да се даде още един пример. Да приемем, че малък положително зареден заряд се намира далеч извън обхвата на електрическото поле. Това го прави напълно неутрален и изключва взаимен контакт. Ако в резултат на действието на някаква външна сила зарядът се движи към електрическото поле, тогава, достигайки границата му, той ще бъде изтеглен в нова траектория. Енергията на полето, изразходвана за въздействие спрямо заряда в определена точка на влияние, ще се нарича потенциал в тази точка.

Изразяването на електрическия потенциал се извършва чрез мерната единица Volt.

напрежение

Тази мярка се използва за количествено определяне на полето. Тази стойност се изчислява като съотношението на положителния заряд на действието, действащо върху силата. Казано по-просто, напрежението изразява силата на електрическото поле на определено място и време. Колкото по-високо е напрежението, толкова по-изразено ще бъде влиянието на полето върху околните предмети или живи същества.

Волтаж

Този параметър се формира от потенциала. Използва се за демонстриране на количественото съотношение на действието, което произвежда полето. Тоест самият потенциал показва количеството натрупана енергия, а напрежението показва загубите, за да осигури движението на зарядите.

В електрическо поле положителните заряди се движат от точки с висок потенциал към места, където той е по-нисък. Що се отнася до отрицателните заряди, те се движат в обратна посока. В резултат на това работата се извършва с помощта на потенциалната енергия на полето. Всъщност напрежението между точките изразява качествено работата, извършена от полето за прехвърляне на единица противоположно заредени заряди. Следователно термините напрежение и потенциална разлика са едно и също.

Визуална проява на полето

Електрическото поле има условно визуално изражение. За това се използват графични линии. Те съвпадат с линиите на действие на силата, които излъчват заряди около себе си. Освен линията на действие на силите важна е и тяхната посока. За класифициране на линиите е обичайно да се използва положителен заряд като основа за определяне на посоки. По този начин стрелката за движение на полето преминава от положителни частици към отрицателни.

Чертежи, изобразяващи електрически полета върху линиите, имат посока под формата на стрелка. Схематично те винаги имат условно начало и край. Така те не се затварят в себе си. Силовите линии произхождат от мястото на положителния заряд и завършват на мястото на отрицателните частици.

Електрическото поле може да бъде различни видовелинии, в зависимост не само от полярността на заряда, което допринася за тяхното образуване, но и от наличието на външни фактори. Така че, когато противоположните полета се срещнат, те започват да действат привлекателно един на друг. Изкривените линии придобиват формата на огънати дъги. В същия случай, когато 2 еднакви полета се срещнат, те се отблъскват в противоположни посоки.

Обхват на приложение, обхват на прилагане

Електрическото поле има редица открити свойства полезно приложение. Това явление се използва за създаване на различно оборудване за работа в няколко много важни области.

Използване в медицината

Ефекти на електрическо поле върху определени областичовешкото тяло ви позволява да увеличите действителната си температура. Това свойство е намерило своето приложение в медицината. Специализираните устройства осигуряват въздействие върху необходимите участъци от увредени или болни тъкани. В резултат на това кръвообращението им се подобрява и се получава лечебен ефект. Полето действа с висока честота, така че точковото влияние върху температурата дава своите резултати и е доста забележимо за пациента.

Приложение в химията

Тази област на науката включва използването на различни чисти или смесени материали. В тази връзка работата с електрически полета не може да заобиколи тази индустрия. Компонентите на сместа взаимодействат с електрическото поле по различни начини. В химията това свойство се използва за разделяне на течности. Този метод е намерил лабораторно приложение, но се среща и в индустрията, макар и по-рядко. Например, когато са изложени на поле, се извършва отделяне на замърсяващи компоненти в маслото.

Електрическото поле се използва за филтриране на водата. Той е в състояние да отделя отделни групи замърсители. Този метод на обработка е много по-евтин от използването на резервни касети.

електроинженерство

Използването на електрическо поле има много интересно приложениев електротехниката. Така че беше разработен метод от източник до потребител. Доскоро всички разработки бяха теоретични и експериментални. Вече има ефективно внедряване на технологията за смартфон с USB plug-in. Този метод все още не позволява пренос на енергия на голямо разстояние, но се усъвършенства. Възможно е в близко бъдеще нуждата от кабели за зареждане със захранвания да изчезне напълно.

При извършване на електрически и ремонтни работиИзползва се LED, действащ въз основа на схемата. В допълнение към редица функции, той може да реагира на електрическо поле. Поради това, когато сондата се приближи до фазовия проводник, индикаторът започва да свети, без действително да докосва проводящата сърцевина. Той реагира на полето, излъчвано от проводника, дори през изолацията. Наличието на електрическо поле ви позволява да намерите проводими проводници в стената, както и да определите точките на тяхното прекъсване.

Можете да се предпазите от влиянието на електрическото поле с помощта на метален екран, вътре в който няма да бъде. Това свойство се използва широко в електрониката за премахване на взаимното влияние електрически веригикоито са доста близо един до друг.

Бъдещи приложения

Има и по-екзотични възможности за електрическото поле, каквито науката все още не притежава. Това са комуникации, по-бързи от скоростта на светлината, телепортация на физически обекти, движение за миг между открити места (дупки на червеи). Въпреки това, за да се реализират такива планове, ще са необходими много по-сложни изследвания и експерименти, отколкото експерименти с два възможни резултата.

Науката обаче се развива непрекъснато, отваряйки нови възможности за използване на електрическото поле. В бъдеще обхватът му може значително да се разшири. Възможно е той да намери приложение във всички значими области от живота ни.

Законът на Кулон определя силата на взаимодействието между електрическите заряди, но не обяснява как това взаимодействие се предава на разстояние от едно тяло на друго.

Експериментите показват, че това взаимодействие се наблюдава и когато наелектризирани тела са във вакуум. Това означава, че не е необходима среда за електрическо взаимодействие. Според теорията, разработена от М. Фарадей и Дж. Максуел, в пространството, където се намира електрическият заряд, има електрическо поле.

електростатично поле- особен вид материя, нейният източник са зарядите, които са неподвижни спрямо разглежданата инерционна референтна система (ISR), чрез която се осъществява тяхното взаимодействие.

Следователно електростатичното поле е материално. Той е непрекъснат в пространството. Въз основа на съвременните концепции, неподвижната заредена частица е източник на електростатично поле, а наличието на поле е знак за съществуването на самата заредена частица. Взаимодействието на електрическите заряди се свежда до следното: зарядното поле q 1 действа по обвинение q 2 и полето за зареждане q 2 акта на обвинението qедин . Тези взаимодействия не се предават мигновено, а с крайна скорост, равна на скоростта на светлината. от= 300 000 km/s. Електрическото поле, създадено от стационарни електрически заряди, спрямо разглеждания IFR, се нарича електростатично.

Не можем директно да възприемем електростатично поле с нашите сетива. Можем да съдим за съществуването на електростатично поле по неговите действия. Електростатичното поле на заряда действа с известна сила върху всеки друг заряд, който е в полето на този заряд.

Силата, с която електростатичното поле действа върху въведен в него електрически заряд, се нарича електрическа сила.

Ефектът на електростатичното поле върху заряда зависи от местоположението на заряда в това поле.

Ако има няколко заредени тела, разположени в различни точки на пространството, тогава във всяка точка на това пространство ще има съвместно действие на всички заряди, т.е. електростатичното поле, създадено от всички тези заредени тела.

литература

Аксенович Л. А. Физика в гимназията: теория. Задачи. Тестове: Proc. надбавка за институции, предоставящи общ. среди, образование / Л. А. Аксенович, Н. Н. Ракина, К. С. Фарино; Изд. К. С. Фарино. - Мн.: Адукация и издаване, 2004. - C. 214-215.

електростатично полекакто и електрическото поле е специална форма на материя, която заобикаля тела, които имат електрически заряд. Но за разлика от последния, електростатично поле се създава само около неподвижни заредени тела, тоест когато няма условия за създаване на електрически ток.

Електростатичното поле се характеризира със свойства, които го отличават от други видове полета, генерирани в електрически вериги.

Основната му разлика се крие във факта, че силовите линии никога не се пресичат и не се докосват. Ако електростатичното поле се създава от положителен заряд, тогава силовите му линии започват със заряд и завършват някъде в безкрайността. Ако имаме работа с отрицателен заряд, тогава силовите линии на неговото електростатично поле, напротив, започват някъде в безкрайността и завършват на самия заряд. Тоест те са насочени от положителен заряд или към отрицателен.

Между другото, колкото повече заряд, толкова повече силно полето създава и толкова по-голяма е плътността на силовите му линии. Вярно е, че силовите линии на полето са по-скоро негов графичен (въображаем) образ, възприет във физиката и електрониката. Всъщност нито едно от полетата не създава ясни начертани линии.

Основната характеристика, чрез която електрически и физични свойстваелектростатичното поле е неговата интензивност. Показва с каква сила полето действа върху електрически заряди.

Е, което е негово мощностна характеристика: Силата на електростатичното поле показва силата, с която електростатичното поле действа върху единичен положителен електрически заряд, поставен в дадена точка от полето. Посоката на вектора на напрежение съвпада с посоката на силата, действаща върху положителен заряд, и противоположна на посоката на силата, действаща върху отрицателен заряд.

Електростатичното поле е стационарно (постоянно), ако силата му не се променя с течение на времето. Стационарните електростатични полета се създават от стационарни електрически заряди.

Електростатичното поле е хомогенно, ако векторът на интензитета му е еднакъв във всички точки на полето; ако векторът на интензитета в различни точки се различава, полето е нехомогенно. Еднородните електростатични полета са например електростатичните полета на равномерно заредена крайна равнина и плосък кондензатор далеч от ръбовете на неговите пластини.

Едно от основните свойства на електростатичното поле е, че работата на силите на електростатичното поле при преместване на заряд от една точка на полето в друга не зависи от траекторията на движение, а се определя само от позицията на начална и крайна точки и големината на заряда. Следователно работата на силите на електростатичното поле при движение на заряда по всяка затворена траектория е равна на нула. Силовите полета с това свойство се наричат ​​потенциални или консервативни. Тоест, електростатичното поле е потенциално поле, чиято енергийна характеристика е електростатичният потенциал, свързан с вектора на интензитета Есъотношение:

E = -gradj.

За графично изображениеелектростатичните полета използват силови линии (напрегнати линии) - въображаеми линии, допирателните към които съвпадат с посоката на вектора на интензитета във всяка точка на полето.

При електростатичните полета се спазва принципът на суперпозиция. Всеки електрически заряд създава електрическо поле в пространството, независимо от наличието на други електрически заряди. Силата на полученото поле, създадено от системата от заряди, е равна на геометричната сума от силата на полетата, създадени в дадена точка от всеки от зарядите поотделно.

Всеки заряд в околното пространство създава електростатично поле. За да се открие поле във всяка точка, е необходимо да се постави точков тестов заряд в точката на наблюдение - заряд, който не изкривява изследваното поле (не предизвиква преразпределение на зарядите, които създават полето).

Поле, създадено от самотен точков заряд q, е сферично симетричен. Модулът на интензитета на самотен точков заряд във вакуум, използвайки закона на Кулон, може да бъде представен като:

E \u003d q / 4pe около r 2.

Където e o е електрическа константа, \u003d 8,85. 10 -12 f/m.

Законът на Кулон, установен с помощта на създадените от него торсионни везни (вижте Кулоновите везни), е един от основните закони, описващи електростатичното поле. Той установява връзка между силата на взаимодействие на зарядите и разстоянието между тях: силата на взаимодействие на две точкови неподвижни заредени тела във вакуум е право пропорционална на произведението на модулите на зарядите и обратно пропорционална на квадрата на разстояние между тях.

Тази сила се нарича Кулон, а полето се нарича Кулон. В кулоновото поле посоката на вектора зависи от знака на заряда Q: ако Q > 0, тогава векторът е насочен по радиуса от заряда, ако Q ? пъти (? - диелектричната константа на средата) е по-малка, отколкото във вакуум.

Експериментално установеният закон на Кулон и принципът на суперпозицията позволяват напълно да се опише електростатичното поле на дадена система от заряди във вакуум. Въпреки това, свойствата на електростатичното поле могат да бъдат изразени в различна, по-обща форма, без да се прибягва до концепцията за кулоновото поле на точков заряд. Електрическото поле може да се характеризира със стойността на потока на вектора на силата на електрическото поле, който може да бъде изчислен съгласно теоремата на Гаус. Теоремата на Гаус установява връзка между потока на силата на електрическото поле през затворена повърхност и заряда вътре в тази повърхност. Интензивният поток зависи от разпределението на полето върху повърхността на определена област и е пропорционален на електрическия заряд вътре в тази повърхност.

Ако изолиран проводник е поставен в електрическо поле, тогава на безплатни заряди qще има сила, действаща върху проводника. В резултат на това в проводника възниква краткотрайно движение на свободни заряди. Този процес ще приключи, когато собственото електрическо поле на зарядите, възникнали на повърхността на проводника, напълно компенсира външното поле, т.е. установено е равновесно разпределение на зарядите, при което електростатичното поле вътре в проводника изчезва: изобщо точки вътре в проводника Е= 0, тоест полето отсъства. Силовите линии на електростатичното поле извън проводника в непосредствена близост до неговата повърхност са перпендикулярни на повърхността. Ако това не беше така, тогава щеше да има компонент от силата на полето, ток щеше да тече по повърхността на проводника и над повърхността. Зарядите са разположени само на повърхността на проводника, докато всички точки на повърхността на проводника имат една и съща потенциална стойност. Повърхността на проводника е еквипотенциална повърхност. Ако в проводника има кухина, тогава електрическото поле в него също е равно на нула; на това се основава електростатичната защита на електрическите устройства.

Ако диелектрик се постави в електростатично поле, тогава в него възниква процес на поляризация - процесът на диполна ориентация или появата на диполи, ориентирани по протежение на полето под въздействието на електрическо поле. В хомогенен диелектрик електростатичното поле, дължащо се на поляризация (вж. Поляризация на диелектриците) намалява в веднъж.