Vetitë dhe karakteristikat e fushës elektrike studiohen nga pothuajse të gjithë specialistët teknikë. Por një kurs universitar shpesh shkruhet në gjuhë komplekse dhe të pakuptueshme. Prandaj, në kuadrin e artikullit, karakteristikat e fushave elektrike do të përshkruhen në një mënyrë të arritshme në mënyrë që çdo person t'i kuptojë ato. Përveç kësaj, ne do t'i kushtojmë vëmendje të veçantë koncepteve të ndërlidhura (superpozicionit) dhe mundësive për zhvillimin e kësaj fushe të fizikës.
Informacion i përgjithshëm
Sipas koncepteve moderne, ngarkesat elektrike nuk ndërveprojnë drejtpërdrejt me njëra-tjetrën. Një veçori interesante del nga kjo. Pra, çdo trup i ngarkuar ka fushën e vet elektrike në hapësirën përreth. Ajo prek subjektet e tjera. Karakteristikat e fushave elektrike janë me interes për ne, sepse ato tregojnë efektin e fushës në ngarkesat elektrike dhe forcën me të cilën ajo kryhet. Çfarë përfundimi mund të nxirret nga kjo? Trupat e ngarkuar nuk kanë një efekt të drejtpërdrejtë të ndërsjellë. Për këtë përdoren fusha elektrike. Si mund të hulumtohen? Për ta bërë këtë, mund të përdorni një ngarkesë provë - një rreze grimcash me pikë të vogël, e cila nuk ështëdo të ketë një ndikim të rëndësishëm në strukturën ekzistuese. Pra, cilat janë karakteristikat e fushës elektrike? Janë tre prej tyre: tensioni, tensioni dhe potenciali. Secila prej tyre ka karakteristikat dhe sferat e veta të ndikimit mbi grimcat.
Fusha elektrike: çfarë është ajo?
Por, përpara se të kaloni në temën kryesore të artikullit, duhet të keni një sasi të caktuar njohurish. Nëse janë, atëherë kjo pjesë mund të anashkalohet në mënyrë të sigurt. Së pari, le të shqyrtojmë çështjen e arsyes së ekzistencës së një fushe elektrike. Për të qenë i tillë, nevojitet një tarifë. Për më tepër, vetitë e hapësirës në të cilën banon trupi i ngarkuar duhet të ndryshojnë nga ato ku ai nuk ekziston. Këtu ekziston një veçori e tillë: nëse një ngarkesë vendoset në një sistem të caktuar koordinativ, atëherë ndryshimet nuk do të ndodhin menjëherë, por vetëm me një shpejtësi të caktuar. Ata, si valët, do të përhapen nëpër hapësirë. Kjo do të shoqërohet me shfaqjen e forcave mekanike që veprojnë në bartës të tjerë në këtë sistem koordinativ. Dhe këtu kemi ardhur te gjëja kryesore! Forcat në zhvillim nuk janë rezultat i ndikimit të drejtpërdrejtë, por i ndërveprimit përmes një mjedisi që ka ndryshuar cilësisht. Hapësira në të cilën ndodhin ndryshime të tilla quhet fushë elektrike.
Karakteristikat
Një ngarkesë e vendosur në një fushë elektrike lëviz në drejtim të forcës që vepron mbi të. A është e mundur të arrihet një gjendje pushimi? Po, është mjaft e vërtetë. Por për këtë, forca e fushës elektrike duhet të balancohet nga disandikim tjetër. Sapo ndodh çekuilibri, ngarkesa fillon të lëvizë përsëri. Drejtimi në këtë rast do të varet nga forca më e madhe. Edhe pse nëse ka shumë prej tyre, rezultati përfundimtar do të jetë diçka e ekuilibruar dhe universale. Për të imagjinuar më mirë se me çfarë duhet të punoni, përshkruhen linjat e forcës. Drejtimet e tyre korrespondojnë me forcat vepruese. Duhet të theksohet se linjat e forcës kanë një fillim dhe një fund. Me fjalë të tjera, ata nuk mbyllen në vetvete. Ato fillojnë në trupat e ngarkuar pozitivisht dhe përfundojnë në ato negative. Kjo nuk është e gjitha, më në detaje për linjat e forcës, sfondin e tyre teorik dhe zbatimin praktik, do të flasim pak më tej në tekst dhe do t'i shqyrtojmë ato së bashku me ligjin e Kulombit.
Forca e fushës elektrike
Kjo karakteristikë përdoret për të përcaktuar sasinë e fushës elektrike. Kjo është mjaft e vështirë për t'u kuptuar. Kjo karakteristikë e fushës elektrike (forca) është një sasi fizike e barabartë me raportin e forcës së veprimit në një ngarkesë testuese pozitive, e cila ndodhet në një pikë të caktuar në hapësirë, me vlerën e saj. Këtu ka një aspekt të veçantë. Kjo sasi fizike është një vektor. Drejtimi i tij përkon me drejtimin e forcës që vepron në ngarkesën pozitive të provës. Ju gjithashtu duhet t'i përgjigjeni një pyetjeje shumë të zakonshme dhe të vini re se karakteristika e forcës së fushës elektrike është pikërisht intensiteti. Dhe çfarë ndodh me subjektet e palëvizshme dhe të pandryshueshme? Fusha e tyre elektrike konsiderohet elektrostatike. Kur punoni me një ngarkesë pikë dheinteresi për studimin e tensionit sigurohet nga linjat e forcës dhe ligji i Kulombit. Çfarë veçori ekzistojnë këtu?
Ligji i Kulombit dhe linjat e forcës
Karakteristika e forcës së fushës elektrike në këtë rast funksionon vetëm për një ngarkesë pikë, e cila ndodhet në një distancë prej një rrezeje të caktuar prej saj. Dhe nëse marrim këtë modul vlere, atëherë do të kemi një fushë Coulomb. Në të, drejtimi i vektorit varet drejtpërdrejt nga shenja e ngarkesës. Pra, nëse është pozitive, atëherë fusha do të "lëvizë" përgjatë rrezes. Në situatën e kundërt, vektori do të drejtohet drejtpërdrejt te vetë ngarkesa. Për një kuptim vizual të asaj që po ndodh dhe si, mund të gjeni dhe të familjarizoheni me vizatimet që tregojnë linjat e forcës. Karakteristikat kryesore të fushës elektrike në tekstet shkollore, ndonëse mjaft të vështira për t'u shpjeguar, por vizatimet, atyre duhet t'u jepet e duhura, ato janë të cilësisë së lartë. Vërtetë, duhet të theksohet një veçori e tillë e librave: kur ndërtoni vizatime të linjave të forcës, densiteti i tyre është në proporcion me modulin e vektorit të tensionit. Ky është një sugjerim i vogël që mund të jetë një ndihmë e madhe në kontrollin e njohurive ose provimin.
Potencial
Ngarkesa lëviz gjithmonë kur nuk ka ekuilibër forcash. Kjo na tregon se në këtë rast fusha elektrike ka energji potenciale. Me fjalë të tjera, mund të bëjë disa punë. Le të shohim një shembull të vogël. Një fushë elektrike ka lëvizur një ngarkesë nga një pikëDhe në B. Si rezultat, ka një rënie të energjisë potenciale të fushës. Kjo ndodh sepse puna është kryer. Kjo karakteristikë e fuqisë së fushës elektrike nuk do të ndryshojë nëse lëvizja është bërë nën ndikimin e jashtëm. Në këtë rast, energjia potenciale nuk do të ulet, por do të rritet. Për më tepër, kjo karakteristikë fizike e fushës elektrike do të ndryshojë në përpjesëtim të drejtë me forcën e jashtme të aplikuar, e cila ka lëvizur ngarkesën në fushën elektrike. Duhet theksuar se në këtë rast e gjithë puna e bërë do të shpenzohet për rritjen e energjisë potenciale. Për të kuptuar temën, le të marrim shembullin e mëposhtëm. Pra kemi një ngarkesë pozitive. Ndodhet jashtë fushës elektrike që po shqyrtohet. Për shkak të kësaj, ndikimi është aq i vogël sa mund të injorohet. Shfaqet një forcë e jashtme, e cila fut një ngarkesë në fushën elektrike. Ajo bën punën e nevojshme për të lëvizur. Në këtë rast, forcat e fushës janë kapërcyer. Kështu, lind një potencial veprimi, por tashmë në vetë fushën elektrike. Duhet të theksohet se ky mund të jetë një tregues heterogjen. Pra, energjia që lidhet me secilën njësi specifike të ngarkesës pozitive quhet potenciali i fushës në atë pikë. Është numerikisht e barabartë me punën që është bërë nga një forcë e jashtme për të lëvizur subjektin në një vend të caktuar. Potenciali i fushës matet në volt.
Tension
Në çdo fushë elektrike, mund të vëzhgoni se si ngarkesat pozitive "migrojnë" nga pikat me potencial të lartë në ato që kanë vlera të ulëta të këtij parametri. Negativët e ndjekin këtë rrugë në drejtim të kundërt. Por në të dyja rastet kjo ndodh vetëm për shkak të pranisë së energjisë potenciale. Prej tij llogaritet tensioni. Për ta bërë këtë, është e nevojshme të dihet vlera me të cilën energjia potenciale e fushës është bërë më e vogël. Tensioni është numerikisht i barabartë me punën që është bërë për të transferuar një ngarkesë pozitive midis dy pikave specifike. Nga kjo mund të shihet një korrespondencë interesante. Pra, tensioni dhe ndryshimi i potencialit në këtë rast janë i njëjti ent fizik.
Superpozicioni i fushave elektrike
Pra, ne kemi shqyrtuar karakteristikat kryesore të fushës elektrike. Por për të kuptuar më mirë temën, ne propozojmë të shqyrtojmë gjithashtu një numër parametrash që mund të jenë të rëndësishëm. Dhe ne do të fillojmë me një mbivendosje të fushave elektrike. Më parë, ne konsideruam situata në të cilat kishte vetëm një tarifë specifike. Por ka shumë prej tyre në fusha! Prandaj, duke pasur parasysh një situatë afër realitetit, le të imagjinojmë se kemi disa akuza. Më pas rezulton se mbi subjektin provues do të veprojnë forcat që i binden rregullit të mbledhjes së vektorit. Gjithashtu, parimi i mbivendosjes thotë se një lëvizje komplekse mund të ndahet në dy ose më shumë të thjeshta. Është e pamundur të zhvillohet një model realist i lëvizjes pa marrë parasysh mbivendosjen. Me fjalë të tjera, grimca që po shqyrtojmë në kushtet ekzistuese ndikohet nga ngarkesa të ndryshme, secila prej të cilave ka të sajënfushë elektrike.
Përdor
Duhet theksuar se tani mundësitë e fushës elektrike nuk po shfrytëzohen në potencialin e tyre të plotë. Madje, do të ishte më e drejtë të thuhej, se potenciali i tij vështirë se përdoret nga ne. Llambadari i Chizhevsky mund të citohet si një zbatim praktik i mundësive të fushës elektrike. Më herët, në mesin e shekullit të kaluar, njerëzimi filloi të eksploronte hapësirën. Por shkencëtarët kishin shumë pyetje të pazgjidhura. Një prej tyre është ajri dhe përbërësit e tij të dëmshëm. Shkencëtari sovjetik Chizhevsky, i cili në të njëjtën kohë ishte i interesuar për karakteristikën energjetike të fushës elektrike, mori zgjidhjen e këtij problemi. Dhe duhet theksuar se ai mori një zhvillim vërtet të mirë. Kjo pajisje bazohej në teknikën e krijimit të flukseve ajrore aerojonike për shkak të shkarkimeve të vogla. Por brenda kornizës së artikullit, ne jemi të interesuar jo aq shumë për vetë pajisjen, sa për parimin e funksionimit të saj. Fakti është se për funksionimin e llambadarit Chizhevsky, nuk u përdor një burim i palëvizshëm i energjisë, por një fushë elektrike! Për të përqendruar energjinë u përdorën kondensatorë të veçantë. Karakteristika e energjisë e fushës elektrike të mjedisit ndikoi ndjeshëm në suksesin e pajisjes. Kjo do të thotë, kjo pajisje u zhvillua posaçërisht për anijet kozmike, të cilat fjalë për fjalë janë të mbushura me elektronikë. Ai u mundësua nga rezultatet e aktiviteteve të pajisjeve të tjera të lidhura me burime të vazhdueshme të energjisë. Duhet theksuar se drejtimi nuk është braktisur dhe tani po hetohet mundësia e marrjes së energjisë nga fusha elektrike. e verteta,Duhet të theksohet se ende nuk është arritur përparim i dukshëm. Është gjithashtu e nevojshme të theksohet shkalla relativisht e vogël e kërkimit në vazhdim dhe fakti që shumica e tyre kryhen nga shpikës vullnetarë.
Nga cilat janë karakteristikat e fushave elektrike të ndikuara?
Pse t'i studiojmë ato? Siç u përmend më herët, karakteristikat e një fushe elektrike janë forca, voltazhi dhe potenciali. Në jetën e një personi të zakonshëm të zakonshëm, këto parametra nuk mund të mburren me ndikim të rëndësishëm. Por kur lindin pyetje se duhet bërë diçka e madhe dhe komplekse, atëherë mosmarrja në konsideratë e tyre është një luks. Fakti është se një numër i tepërt i fushave elektronike (ose forca e tepërt e tyre) çon në ndërhyrje në transmetimin e sinjaleve nga pajisjet. Kjo çon në shtrembërim të informacionit të transmetuar. Duhet theksuar se ky nuk është problemi i vetëm i këtij lloji. Përveç zhurmës së bardhë të teknologjisë, fushat elektronike tepër të forta mund të ndikojnë negativisht edhe në funksionimin e trupit të njeriut. Duhet të theksohet se një jonizimi i vogël i dhomës konsiderohet ende një bekim, pasi kontribuon në depozitimin e pluhurit në sipërfaqet e një banese njerëzore. Por nëse shikoni se sa të gjitha llojet e pajisjeve (frigoriferë, televizorë, kaldaja, telefona, sisteme energjetike etj.) ka në shtëpitë tona, mund të konkludojmë se, mjerisht, kjo nuk është e mirë për shëndetin tonë. Duhet të theksohet se karakteristikat e ulëta të fushave elektrike nuk na bëjnë pothuajse asnjë dëm, që nga ajo kohëNjerëzimi është mësuar prej kohësh me rrezatimin kozmik. Por është e vështirë të thuhet për elektronikën. Natyrisht, nuk do të jetë e mundur të refuzohet e gjithë kjo, por është e mundur të minimizohet me sukses ndikimi negativ i fushave elektrike në trupin e njeriut. Për këtë, meqë ra fjala, mjafton të zbatohen parimet e përdorimit me efikasitet energjetik të teknologjisë, të cilat parashikojnë minimizimin e kohës së funksionimit të mekanizmave.
Përfundim
Shqyrtuam se cila sasi fizike është karakteristikë e fushës elektrike, ku përdoret, cili është potenciali i zhvillimeve dhe zbatimi i tyre në jetën e përditshme. Por prapë do të doja të shtoja disa fjalë të fundit rreth temës. Duhet theksuar se një numër mjaft i madh njerëzish ishin të interesuar për to. Një nga gjurmët më të dukshme në histori ka lënë shpikësi i famshëm serb Nikola Tesla. Në këtë, ai arriti të arrijë sukses të konsiderueshëm në zbatimin e planeve të tij, por, mjerisht, jo në aspektin e efikasitetit të energjisë. Prandaj, nëse ka dëshirë për të punuar në këtë drejtim, ka shumë mundësi të pazbuluara.
