Наши партнеры ArtmMisto
Є такий термін у фізиці, як «Електричне поле». Він описує явище виникнення певної сили навколо заряджених тіл. Воно застосовується на практиці і зустрічається в повсякденному житті. У цій статті ми розглянемо, що таке електричне поле і які його властивості, а також, де воно виникає і застосовується.
визначення
Навколо зарядженого тіла виникає електричне поле. Якщо сказати формулювання простими словами, то це таке поле, яке діє на інші тіла з певною силою.
Основною кількісною характеристикою є напруженість електричного поля. Вона дорівнює відношенню сили, що діє на заряд, до величини заряду. Сила діє в якомусь напрямку, значить і напруженість ЕП векторна величина. Нижче ви бачите формулу напруженості:
Напруженість ЕП діє в напрямку, який обчислюється за принципом суперпозиції. Тобто:
На малюнку нижче ви бачите умовне графічне зображення двох зарядів різної полярності і силові лінії електричного поля, що виникає між ними.
Щоб визначити величину напруженості електричного поля навколо одиничного пробного заряду використовують закон Кулона , в цьому випадку:
Таке поле називають ще й кулоновским.
Іншою важливою фізичною величиною є потенціал електричного поля. Це вже не векторна, а скалярна величина, вона прямопропорційна енергії, яка додається до заряду:
Він вимірюється в Вольтах і чисельно дорівнює роботі ЕП по переміщенню заряду з певної точки в нескінченність.
Більш детально дізнатися про те, що таке напруженість електричного поля, ви можете з відео уроку:
види полів
Розрізняють декілька основних видів полів, в залежності від того, де воно існує. Розглянемо кілька прикладів виникають полів в різних ситуаціях.
- Якщо заряди нерухомі - це статичне поле.
- Якщо заряди рухаються по провіднику - магнітне (не плутати з ЕП).
- Стаціонарне поле виникає навколо нерухомих провідників з незмінних струмом.
- У радіохвилях виділяють електричне та магнітне поле, які розташовані в просторі перпендикулярно один одному. Це відбувається, тому що будь-яка зміна МП породжує виникнення ЕП з замкнутими силовими лініями.
Виявлення електричного поля
Ми спробували вам розповісти все важливі визначення і умови існування електричного поля простою мовою. Давайте розбиратися, як його виявити. Магнітне виявити легко - за допомогою компаса.
Електричне поле ми можемо виявити в побуті. Всі ми знаємо, що якщо потерти пластикову лінійку про волосся, то дрібні папірці почнуть до неї притягатися. Це і є дія електричного поля. Коли ви знімаєте вовняний светр, чуєте тріск і бачите іскорки - це воно ж.
Іншим способом виявити ЕП - помістити в нього пробний заряд. Чинне поле відхилить його. Це застосовується в ЕПТ моніторах і, відповідно, променевих трубках осцилографа, про це поговоримо пізніше.
Практика
Ми вже згадали про те, що в побуті електричне поле проявляється, коли ви знімаєте вовняну або синтетичний одяг з себе і проскакують іскорки між волоссям і шерстю, коли натрете пластикову лінійку і проведете над дрібними папірцями, а вони притягуються і інше. Але це не є нормальними технічними прикладами.
У провідниках найменше ЕП викликає рух носіїв зарядів і їх перерозподіл. У діелектриках, так як ширина забороненої зони в цих речовинах велика, ЕП викличе рух носіїв зарядів тільки в разі пробою діелектрика. У напівпровідниках дію знаходиться між діелектриком і провідником, але потрібно подолати невелику ширину забороненої зони, передавши енергію порядку 0.3 ... 0.7 еВ (для германію і кремнію).
З того, що є в кожному будинку - це електронні побутові прилади, в тому числі і блоки живлення. У них є важлива деталь, яка працює завдяки електричному полю - це конденсатор. У ньому заряди утримуються на обкладинках, розділених діелектриком, як раз таки завдяки роботі електричного поля. На зображенні нижче ви бачите умовне зображення зарядів на обкладинках конденсатора.
Інше застосування в електротехніці - це польові транзистори або МДП-транзистори. У їх назві вже згадується принцип дії. У них принцип роботи заснований на зміні провідності СТОК-ІСТОК під впливом на напівпровідник поперечного електричного поля, а в МДП (МОП, MOSFET - одне і те ж) і зовсім затвор відділений діелектричним шаром (оксидом) від провідного каналу, так що вплив струмів ЗАТВОР -ІСТОК неможливо за визначенням.
Інше застосування вже відійшло в побуті, але ще «живе» в промисловій і лабораторній техніці - електроннопроменеві трубки (ЕПТ або т.зв. кінескопи). Де одним з варіантів пристрою для переміщення променя по екрану є електростатична відхиляє.
Якщо розповісти простою мовою, то є гармата, яка випромінює (емітує) електрони. Є система, яка відхиляє цей електрон в потрібну точку на екрані, для отримання необхідного зображення. Напруга прикладається до пластин, а на емітований летить електрон впливають кулонівських сили, відповідно і електричне поле. Все описане відбувається у вакуумі. Тоді до пластин прикладають висока напруга, а для його формування встановлюють трансформатор рядкової розгортки і обратноходового перетворювач.
На відео нижче коротко і зрозуміло пояснюється, що таке електричне поле і якими властивостями володіє цей особливий вид матерії:
Матеріали по темі:
