Iskola enciklopédia. Elektrosztatikus mező Hogyan bizonyíthatja, hogy az elektromos mező anyag

Az egyéb töltött testek más feltöltött testületek hatását közvetlen érintkezés nélkül hajtják végre, elektromos területen.

Elektromos terület pénzügyileg. Ez önállóan létezik tőlünk és ismereteinkről.

Az elektromos mezőt elektromos töltések hozták létre, és az egyes erők hatására elektromos díjak segítségével észlelhető.

Az elektromos mező a vákuumban 300 000 km / s végső sebességére vonatkozik.

Mivel az elektromos mező egyik fő tulajdonsága a feltöltött részecskék egy bizonyos erővel, majd a mező mennyiségi jellemzőinek bevezetése érdekében, egy kis testet kell elhelyezni, hogy díjköteles q (próbadíj) a tér tanulmányi pontja. A test a testületből fog működni

Ha módosítja a próbafunkció értékét, például kétszer, akkor az erõt kétszer kétszer cseréljük.

Amikor a változó értékét a vizsgálati díj N-szer, a ható erő a töltés változik n.

Az arány az erők a tárgyalás díj feltöltött ezen a ponton a mező nagyságának ezt a díjat, van egy állandó érték, és nem függ ez az erő, sem a értéke a díjat, nem arról, hogy általánosságban A tanulmányi területen bármilyen díj. Ezt az arányt a levél jelzi, és az elektromos mező hatalmi jellemzőire készülnek. A megfelelő fizikai értéket hívják elektromos terepi feszültség .

Erősség azt mutatja, hogy melyik erő az elektromos mező oldalán helyezkedik el ezen a területen.

A feszültségegység megkereséséhez szükség van az erőteljes egyenletre - 1n egyenletre és töltésre - 1 Cl. Mi kapunk: [E] \u003d 1H / 1 cl \u003d 1 N / Cl.

Az egyértelműség érdekében a rajzok elektromos mezőit az elektromos vezetékek segítségével ábrázolják.

Az elektromos mező képes dolgozni, hogy a töltést egy pontról a másikra mozgassa. Ennélfogva, a mező meghatározott pontján elhelyezett díj a potenciális energiával rendelkezik..

A mező energia jellemzői a hatalmi jellemző bevezetéséhez hasonlóan vezethetők be.

A vizsgálati díj értékének megváltoztatásakor nemcsak az informatikai erővel járó erő, hanem a díj potenciális energiája is. A vizsgálati díj energiájának aránya, amely a terület ezen pontján, a töltés nagyságára, az állandó és független az energia vagy a töltés értéke.

A potenciálegység megszerzéséhez szükség van a potenciális egyenlet helyettesítésére az energiaegység - 1 J és töltés - 1 Cl. Mi kapunk: [φ] \u003d 1 j / 1 cl \u003d 1 V.

Ez az egység rendelkezik saját 1 voltos nevével.

A Point Díjföld potenciálja közvetlenül arányos a töltés méretével, létrehozva egy mezőt, és fordítottan arányos a Tárgy távolságra a mező e pontjáig:

A rajzok elektromos mezei ábrázolhatók, és az egyenlő potenciális felületek segítségével equipotential felületek .

Ha egy elektromos töltést egy olyan pontról mozgatja, amelynek egyik potenciálja egy másik potenciális ponttal, a munkát végezzük.

A fizikai érték, amely megegyezik a töltés költségeinek hozzáállása a terület egyik pontjából a másikra, a töltés nagyságára hívják elektromos feszültség :

A feszültség megmutatja az elektromos mező által végzett műveletet, ha a töltés 1 CL-ben mozog a mező egyik pontjáról a másikra.

A feszültség egysége, valamint a potenciál 1 V.

A mező két pontja közötti feszültség, amely a D távolságon belül található, a térerősséghez kapcsolódik:

Egy egységes elektromos területen a díj egy pontjáról a másikra a másikra való mozgásának munkája nem függ a pályától, és csak a töltésmennyiség és a helyszíni pontok potenciáljának különbségét határozza meg.

Az egyes díjak körüli elektromos terület a Closestream elmélet alapján. Az elektromos mező egy anyagi tárgy, folyamatosan létezik az űrben, és más díjakra is képes. Az elektromos mezőt a fénysebességben helyezik el. A fizikai érték megegyezik azzal az erővel, amellyel az elektromos mező egy tesztköltséggel jár (egy pont pozitív kis töltés, amely nem befolyásolja a mező konfigurációját), e töltés értékéhez az elektromos mező ereje. A Coulomb törvényének használata lehetséges, lehetséges, hogy a töltés által létrehozott térerősség képletét kapja. q. távolságra r. díjmentes . A mező ereje nem függ attól, hogy milyen díjat cselekszik. A feszültségvonalak pozitív töltésekkel kezdődnek, és negatívak, vagy végtelenbe kerülnek. Az elektromos mező, amelynek feszültsége mindenki számára ugyanaz, homogén elektromos mezőnek nevezik. Körülbelül homogén tekinthető a két párhuzamos variepelly töltött fémlemez között. Egyenletes töltési elosztással q. A tér felszínén S. A felszíni töltési sűrűség egyenlő. A felületi töltéssűrűségű végtelen sík számára a térerőssége ugyanaz, mint az összes hely és egyenlő .Lehetséges különbség.

Ha a díjat egy távoli területen mozgatja, tökéletes munka egyenlő . Mint a gravitációs munka esetében, a Coulomb erő munkája nem függ a díj pályájától. Amikor a mozgási vektor iránya 180 0-ra változik, a terepi erők működése az ellenkezőjére változik. Így az elektrosztatikus mező erejének munkája, ha a töltés a zárt kontúr mentén mozog, nulla. A mező, az erők működése, amelyeknek a zárt pályára nulla, potenciális területnek nevezik.

Csakúgy, mint a testtömeg m. A gravitáció területén potenciálisan energia, arányos tömege van, az elektrosztatikus mezőben lévő elektromos töltés potenciális energiával rendelkezik W.arányos a töltéssel. Az elektrosztatikus mező erejének munkája megegyezik az ellenkező jelzéssel ellátott töltés energiájának változásával. Az elektrosztatikus mező egyik pontján különböző díjak eltérhetnek különböző potenciális energiával. De a potenciális energia aránya ennek a pontnak az értéke az érték állandó. Ezt a fizikai értéket az elektromos mező potenciáljának nevezik, ahonnan a potenciális töltési energia megegyezik a töltés potenciáljának előállításával. A potenciál skaláris érték, a több terület potenciálja megegyezik a területek potenciáljának összegével. Az energia változása a testek kölcsönhatásában a munka. A töltés feltöltésekor az elektrosztatikus mező erejének működése megegyezik az ellenkező jelekkel való energia változásával. Mivel A munka függ a különbség potenciál és nem függ a pálya között, a potenciálkülönbség lehet tekinteni az energetikai jellemzői az elektrosztatikus mező. Ha a potenciál végtelen távolságon van a díjtól, hogy egyenlő legyen nulla, akkor távolról r. A díjat a képlet határozza meg

A Culon törvény szerint a két rögzített feltöltött testület közötti kölcsönhatás erőssége arányos a díjak termékeivel, és fordítottan arányos a köztük lévő négyzet alakú.

A töltött testek közötti kölcsönhatás elektromos ereje függvényeik értékétől, a testek méretétől, a köztük lévő távolságtól, valamint a díjak közötti távolságtól függ. Ha a töltött testek dimenziói lényegesen kisebbek, mint a köztük lévő távolság, akkor ilyen testületeket hívnak. A Point feltöltött testek közötti kölcsönhatás ereje csak a díjak és a köztük lévő távolság függvénye.

A két pontos feltöltött testület kölcsönhatását leíró törvényt a francia fizikus sh. Pendant, amikor a kis monomálisan feltöltött fémgolyók közötti repulasztás erejét mérte (lásd a 34a. Ábrát). A hűtőegység vékony rugalmas ezüstszálból (1) állt, és egy üvegtámpával (2) szuszpendálva, amelynek egyik végén egy töltött fémgömb (3) javításra került, és egy másik ellensúly (4). A rögzített golyó (5) és a 3 golyó közötti visszataszító erő egy bizonyos szögben a szál csavarodásához vezetett, de amely szerint meghatároztuk az erő összegét. Böngészés és mozgó maguk között ugyanazok a 3 és 5 töltött golyó, a medál megállapította, hogy a köztük lévő repulasztás ereje fordítottan arányos a köztük lévő négyzet alakú.

Annak megállapítása, hogy a golyók közötti kölcsönhatás ereje milyen mértékben függ a díjak nagyságától, a medál a következőképpen jött. Először megmérte az ugyanazon a 3 és 5 töltött golyó közötti erő, majd a feltöltött golyók egyikét (3) egy másik, ugyanolyan méretű (6). A medál alaposan úgy vélte, hogy ha ugyanazt a fémgolyókat érintkezésbe hozza, az elektromos töltés tőkebe helyezné őket, ezért a kezdeti töltés csak fele marad a labda 3. Ugyanakkor, az ábrán látható kísérletek szerint a 3 és az 5. golyó közötti visszataszító erő megduplázódott az eredetihez képest. A golyók hasonló díjainak megváltoztatása, a medál megállapította, hogy kölcsönhatásba lépnek a díjak munkájával arányos erővel.

Számos kísérlet eredményeképpen a medál megfogalmazta azt a törvényt, amely meghatározza az F 12 tápegységet, amely két fixpontos testület között működik, q 1 és Q 2 díjakkal, amelyek r-től távol vannak egymástól:

ahol K jelentése az arányossági együttható, amelynek értéke az alkalmazott rendszertől függ, és gyakran az egységek bevezetésének történetéhez kapcsolódó okokból (4PE0) -1 (lásd a 34.1). Az E0-et elektromos állandónak nevezik. Az F 12 szilárdsági vektor egyenes testcsatlakozó mentén irányul, így a változatos töltött testek vonzódnak, és ugyanazokat a neveket visszaszorítják (34b. Ábra). Ezt a törvényt (lásd: 34.1) a Culon törvénynek és a megfelelő elektromos erőknek nevezik - Coulomb. A Coulomb törvénye, nevezetesen az interakciós erő függése a második távolságból a töltött testek között, még mindig kísérleti ellenőrzésnek van kitéve. Jelenleg kimutatták, hogy a Coulon törvényének mértéke eltérhet a két legfeljebb 6,10-16.

A rendszer rendszerében az elektromos töltés egy medál (CL). Az 1 CL-ben lévő töltés megegyezik a vezeték keresztmetszetében a vezeték keresztmetszetén keresztül 1 ampro (A). A System S.

k \u003d 9,109 nm 2 / cL2 és E0 \u003d 8.8.10-12 kl 2 / (2) (34.2)

Elemi elektromos töltés, E, XI-ben egyenlő:

e \u003d 1.6.10 -19 CB. (34.3)

A megjelenés szempontjából a Kulon törvénye nagyon hasonlít a világ közösségének (11.1) törvényéhez, ha az utolsó díjat az utolsó tömegben helyettesíti. A külső hasonlóságok ellenére azonban a gravitációs erők és a Coulomb különböznek egymástól, mert

1. A gravitációs erők mindig vonzzák a testeket, és a Coulomb vonzza és visszavonhatja a testet,

2. A Coulomber erők sokkal erősebbek, mint a gravitációs, például a Coulomber erő, két elektron eltorzult egymástól, 1042-szer többet a gravitációs vonzerejük erejével.

Az ismétlés kérdései:

· Mi az a pont töltött test?

· Ismertesse azt a kísérleteket, amellyel a medál létrehozta a nevét nevezett törvényt?

Ábra. (A) - a Coulon kísérleti telepítésének rendszere az ugyanazon díjak közötti visszataszító erők meghatározására; (B) - A Coulomber erők hatásának nagysága és iránya meghatározása (34.1) alkalmazásával.

§ 35. Elektromos mező. Feszültség. A mezők szuperpozíciójának elve.

A Coulon törvénye lehetővé teszi számodra, hogy kiszámítsa a két díj közötti kölcsönhatás erősségét, de nem magyarázza meg, hogy egy díjat egy másikra cselekedjen. Miután például az egyik töltés "fogja érezni", hogy a másik díj kezdett megközelíteni, vagy elmozdul el tőle? Van-e valami egymás között? Ahhoz, hogy ezekre a kérdésekre válaszolni, a nagy angol fizikusok M. Faraday és Maxwell J. bevezette a villamos mező - egy anyagi tárgy, ami létezik körül elektromos töltések. Így a Q1 töltés önmagában az elektromos mező körül generál, és a másik Q2-es díj, amely ezen a területen van, a Coulomb törvény (34.1) szerinti díjcsökkenést tapasztal. Ugyanakkor, ha a Q1 töltés pozíciója megváltozott, akkor az elektromos mező változása fokozatosan, és nem azonnal bekövetkezik, hogy egy q1-es távolságban l-t kap a mezőre / C, ahol C a fénysebesség, 3,108 m / s. Az elektromos terület változásainak késedelme bizonyítja, hogy a díjak közötti kölcsönhatás összhangban van a Closestream elméletével. Ez az elmélet magyarázza a testek közötti kölcsönhatást, még távol van egymástól, az anyagi tárgyak vagy folyamatok létezése között. A töltött testek közötti kölcsönhatás az elektromos területük.

Az elektromos mező jellemzéséhez elég ahhoz, hogy mérje meg a pontszámlára gyakorolt \u200b\u200berejét ezen a terület különböző területein. A Coulomb (34.1) kísérletei és törvénye azt mutatja, hogy a mező oldalán lévő díjra ható erő arányos a díj nagyságával. Ezért az F erő aránya, amely a díjat a terület egy adott pontján, ennek a díjnak a nagyságrendjében, a Q, a Q és az elektromos mező jellemzője, az úgynevezett feszültség, E:

Az elektromos térerősség, az alábbiak szerint (35,1), egy vektor, amelynek iránya egybeesik az erőteljesítmény irányával, amely ezen a ponton pozitív töltéshez vezet. A Culon törvénytől (34.1) Ebből következik, hogy a Q Point Díj mező E feszültségmodulja az R távolságtól függ a következőképpen:

Erősvektorok a pozitív és negatív díjak elektromos mezőjének különböző pontjaiban az 1. ábrán látható. 35a.

Ha az elektromos mezőt több díj (q 1, q 2, q 3 stb.) Képezi, akkor a tapasztalat azt mutatja, hogy az e terület bármely pontjában lévő E feszültség megegyezik az E 1, E 2 stressz mennyiségével, E 3, stb. Az Q 1, Q 2, Q 3, stb. Által létrehozott villamos mezők:

Ez a területek szuperpozíciójának (vagy bevezetésének) elvét, amely lehetővé teszi a több díj által létrehozott mező intenzitásának meghatározását (35b. Ábra).

Annak megmutatása, hogy a mezővezetők különböző területeken változnak, az elektromos vezetékek - folyamatos vonalak, érintők, amelyek mindegyik ponton egybeesnek a feszítővektorokkal (35V. Az elektromos vezetékek nem tudják egymást keresztezni, mert Minden ponton a mezővezetõ vektor teljesen meghatározott irányú. A töltött testeken elindulnak és végződnek, közel, amelyek közel vannak a feszültségmodul és az elektromos vezetékek vastagsága. Az elektromos vezetékek vastagsága arányos az elektromos mezőerő moduljával.

Az ismétlés kérdései:

· Mi az elektromos mező, és hogyan kapcsolódik a Closestream elméletéhez?

· Adja meg az elektromos mező feszültségének meghatározását.

· A mezők szuperpozíciójának szövege.

· Mit mérnek az elektromos vezetékek, és mi a tulajdonuk?

Ábra. 35. (a) - feszültségvektorok a pozitív (felső) és a negatív (alsó)) elektromos mező különböző pontjaiban; Erősvektorok (B) és ugyanazok a vektorok, valamint a különböző jelek kétpontos vádjának elektromos mezője (c) együtt.

§ 36. Vezetők és dielektrika az elektrosztatikus területen.

Jelek a távoli eseményekről Mindig egy köztes környezetet kapunk. Például egy telefonkapcsolatot hajtanak végre elektromos vezetékek segítségével, a távoli beszéd átvitele a levegőben szaporodó hanghullámokkal történik

(A levegő nélküli térben a hangot nem lehet elosztani). Mivel a jel előfordulása mindig lényeges jelenség, az energia továbbításához kapcsolódó eloszlása \u200b\u200ba helytől a hely pontig terjedhet az anyagi környezetben.

A legfontosabb jellemző, hogy a közbenső közeg részt vesz a jelátvitelben, a jelzés végső sebessége a forrásról egy megfigyelőre, ami a táptalaj tulajdonságaitól függ. Például a levegő hangja körülbelül 330 m / s sebességgel nyúlik ki.

Ha a természetben olyan jelenségek voltak, amelyekben a jelpresszió sebessége végtelenül nagy volt, azaz a jelet azonnal egy testből a másikba továbbítanák, akkor ez azt jelentené, hogy a testek egymás mellett cselekedhetnek egymással és Az anyagok között. A testek ilyen hatását a fizikában hosszú hatótávolságúnak nevezik. Amikor a testek egymással kapcsolatban állnak egymás segítségével, kölcsönhatásukat közelségnek nevezik. Következésképpen a varianciával a szervezet közvetlenül érinti az anyagi környezetet, és ez a médium már egy másik testet érinti.

Egy test hatásának a másikra történő átadása a közbenső közegen keresztül, akkor szükség van egy ideig, mivel az anyagi közegben lévő bármely folyamatot pontosan egy pontig egy véges és meglehetősen határozott sebességgel továbbítják. A Closestream elméletének matematikai megalapozottsága kiemelkedő angol tudós D. Maxwell (1831-1879). Mivel a jelek azonnal terjednek, a természetben nem létezik, a jövőben betartjuk a Closestream elméletét.

Bizonyos esetekben a jelek szaporítása egy anyaggal, például a levegőben való szaporítással történik. Más esetekben az anyag közvetlenül a jelek továbbításában nem vesz részt, például a napfényből származó fény a levegő nélküli téren keresztül jön a földre. Következésképpen a műállomás nemcsak az anyag formájában létezik.

Azokban az esetekben, amikor a testek hatása légtelen téren keresztül fordulhat elő, az effektust átvitt anyagi tápközeget a mezőnek nevezik. Így a mattium létezik egy anyag formájában és formájában? Mezők. A testek között fellépő erőktől függően a mezők különböző típusúak lehetnek. Az egyik test hatását továbbító mező a globális gravitáció törvényének megfelelően a gravitációs területnek nevezik. Az egy fix elektromos töltés hatását továbbító mezőt egy másik fix töltéshez a hűvös törvénynek megfelelően elektrosztatikus vagy elektromos mezőnek nevezik.

A tapasztalat kimutatta, hogy az elektromos jeleket egy levegő nélküli térben elosztják, nagyon nagy, de a végső sebesség, amely körülbelül 300 000 km / s (27.7. azt

bizonyítja, hogy az elektromos terület ugyanaz a fizikai valóság, mint az anyag. A terepi tulajdonságok tanulmányozása lehetővé tette, hogy energiát elvégezhesse a távolságot a mezőn keresztül, és használja az emberiség igényeihez. Példa a rádiókommunikáció, a televízió, a lézerek stb. Akciója. Mindazonáltal a mező számos tulajdonsága rosszul vizsgált vagy még nem ismert. A mező és az anyag közötti terület fizikai tulajdonságainak tanulmányozása és az anyag közötti kölcsönhatás a modern fizika egyik legfontosabb tudományos problémája.

Bármilyen elektromos töltés létrehoz egy elektromos mezőt az űrben, amellyel más díjakkal kölcsönhatásba lép. Az elektromos mező csak az elektromos töltéseken érvényes. Ezért lehetséges, hogy az ilyen mezőt egy módon kimutathassuk: tesztelési pontot készítsen a térben, hogy érdekeljen velünk, ha ezen a ponton van egy mező, az elektromos erő cselekszik.

Amikor a mezőt teszteléssel vizsgálják, úgy gondolják, hogy nem torzítja a tanulmányi területet. Ez azt jelenti, hogy a vizsgálati díj értékének nagyon kicsinek kell lennie a mezőt létrehozó díjakhoz képest. Vizsgálati díjként megállapodtak abban, hogy pozitív díjat használnak.

A Coulon törvényéből következik, hogy az elektromos díjak interakciós erejének abszolút értéke csökken a távolság közötti távolság növelésével, de egyáltalán soha nem tűnik el. Ez azt jelenti, hogy elméletileg az elektromos töltés területe a végtelenségig terjed. Gyakorlatilag azonban úgy véljük, hogy a mező csak akkor áll rendelkezésre, ha észrevehető erő van a próbaidően.

Azt is megjegyezzük, hogy amikor a töltés mozog vele, a mező mozgatható. Ha a díjat annyira eltávolítják, hogy az elektromos erő a próbaidően bármely hely bármely pontjánál szinte soha nem jár el, azt mondjuk, hogy a mező eltűnt, bár a valóságban más helyekre költözött.