Kas leidžia sakyti, kad aplink įkrautą kūną yra elektrinis laukas? Elektros laukas – Žinių hipermarketas. Biologinis elektromagnetinio lauko poveikis

Kaip žinoma, būdingas bruožas laidininkai yra tai, kad jie visada turi didelis skaičius mobilieji krūvininkai, t.y. laisvieji elektronai arba jonai.

Laidininko viduje šie krūvininkai, paprastai kalbant, juda chaotiškai. Tačiau jei laidininke yra elektrinis laukas, chaotišką nešėjų judėjimą uždengia jų tvarkingas judėjimas veikimo kryptimi. elektros jėgos. Šis kryptingas judriųjų krūvininkų judėjimas laidininke, veikiant laukui, visada vyksta taip, kad laukas laidininko viduje susilpnėja. Kadangi judriųjų krūvininkų skaičius laidininke yra didelis (metale yra apie laisvuosius elektronus), jų judėjimas veikiant laukui vyksta tol, kol laukas laidininko viduje visiškai išnyksta. Išsamiau išsiaiškinkime, kaip tai vyksta.

Tegul metalinis laidininkas, susidedantis iš dviejų tvirtai viena prie kitos prispaustų dalių, įstatomas į išorinį elektrinį lauką E (15.13 pav.). Įjungta laisvųjų elektronųŠiame laidininke lauko jėgos veikia į kairę, t.y. priešingai lauko stiprumo vektoriui. (Paaiškinkite kodėl.) Dėl elektronų poslinkio, veikiant šioms jėgoms, dešiniajame laidininko gale atsiranda teigiamų krūvių perteklius, o kairiajame – elektronų perteklius. Todėl tarp laidininko galų susidaro vidinis laukas (paslinkusių krūvių laukas), kuris Fig. 15.13 rodomas punktyrinėmis linijomis. Viduje

laidininkas, šis laukas yra nukreiptas į išorinį ir kiekvienas laisvas elektronas, likęs laidininko viduje, veikia jėga, nukreipta į dešinę.

Pirmiausia jėga daugiau galios o jų rezultatas nukreipiamas į kairę. Todėl elektronai laidininko viduje ir toliau slenka į kairę, o vidinis laukas palaipsniui didėja. Kai kairiajame laidininko gale susikaupia gana daug laisvųjų elektronų (jie vis tiek sudaro nereikšminga dalis iš jų bendras skaičius), jėga bus lygi jėgai, o jų rezultatas bus lygus nuliui. Po to laidininko viduje likę laisvieji elektronai judės tik chaotiškai. Tai reiškia, kad lauko stipris laidininko viduje yra lygus nuliui, t.y., kad laukas laidininko viduje išnyko.

Taigi, kai laidininkas patenka į elektrinį lauką, jis įsielektrina taip, kad viename gale atsiranda teigiamas krūvis, o kitoje yra tokio pat dydžio neigiamas krūvis. Šis elektrifikavimas vadinamas elektrostatine indukcija arba elektrifikavimu veikiant. Atminkite, kad šiuo atveju perskirstomi tik paties dirigento mokesčiai. Todėl, jei toks laidininkas pašalinamas iš lauko, jo teigiamas ir neigiami krūviai vėl bus tolygiai paskirstytas visame laidininko tūryje ir visos jo dalys taps elektra neutralios.

Nesunku patikrinti, ar priešinguose įtakos įelektrinto laidininko galuose iš tiesų yra vienodi priešingo ženklo krūvių kiekiai. Šį laidininką padalinkime į dvi dalis (15.13 pav.) ir tada išimkime jas iš lauko. Prijungę kiekvieną laidininko dalį prie atskiro elektroskopo, įsitikinsime, kad jos yra įkrautos. (Pagalvokite, kaip galite parodyti, kad šie mokesčiai turi priešingi ženklai.) Jei dvi dalis vėl sujungsime taip, kad jos sudarytų vieną laidininką, pamatysime, kad krūviai yra neutralizuoti. Tai reiškia, kad prieš sujungimą abiejų laidininko dalių krūviai buvo vienodo dydžio ir priešingo ženklo.

Laikas, per kurį laidininkas įelektrinamas veikiant, yra toks trumpas, kad laidininko krūvių balansas susidaro beveik akimirksniu. Šiuo atveju įtampa, taigi ir potencialų skirtumas laidininko viduje, atsiranda visur lygus nuliui. Tada bet kuriems dviem taškams laidininko viduje santykis yra teisingas

Vadinasi, kai laidininko krūviai yra pusiausvyroje, visų jo taškų potencialas yra vienodas. Tai taip pat taikoma laidininkui, įelektrintam dėl sąlyčio su įkrautu kūnu. Paimkime laidų rutulį ir jo paviršiaus taške M pastatykime krūvį (15.14 pav.). Tada įjungtas tyrinėtojas trumpas laikas atsiranda laukas, o taške M susidaro perteklinis krūvis. Veikiamas šio lauko jėgų

krūvis yra tolygiai paskirstytas visame rutulio paviršiuje, dėl ko išnyksta laukas laidininko viduje.

Taigi, nepriklausomai nuo to, kaip laidininkas elektrifikuojamas, kai krūviai yra pusiausvyroje, laidininko viduje nėra lauko, o visų laidininko taškų potencialas yra vienodas (tiek laidininko viduje, tiek paviršiuje). Tuo pačiu metu laukas už elektrifikuoto laidininko, žinoma, egzistuoja, o jo intensyvumo linijos yra normalios (statmenos) laidininko paviršiui. Tai matyti iš šiuos samprotavimus. Jei įtempimo linija būtų kažkur pasvirusi į laidininko paviršių (15.15 pav.), tai jėga, veikianti krūvį šiame paviršiaus taške, galėtų būti suskaidyta į komponentus , krūviai judėtų palei laidininko paviršių, o tai neturėtų būti krūvio pusiausvyra. Vadinasi, kai laidininko krūviai yra pusiausvyroje, jo paviršius yra ekvipotencialus paviršius.

Jei įkrauto laidininko viduje nėra lauko, tada tūrinis tankis mokesčiai jame (elektros kiekis tūrio vienetui) visur turi būti lygūs nuliui.

Iš tiesų, jei bet kuriame mažame laidininko tūryje būtų krūvis, aplink šį tūrį atsirastų elektrinis laukas.

Lauko teorijoje įrodyta, kad esant pusiausvyrai, visas elektrifikuoto laidininko perteklinis krūvis yra jo paviršiuje. Tai reiškia, kad visi vidinė dalisŠį laidininką galima nuimti ir niekas nepasikeis jo paviršiaus krūvių išdėstyme. Pavyzdžiui, jei du pavieniai vienodo dydžio metaliniai rutuliai, kurių vienas yra vientisas, o kitas tuščiaviduris, yra vienodai elektrifikuoti, tai laukai aplink rutulius bus vienodi. M. Faradėjus pirmasis tai įrodė eksperimentiškai.

Taigi, jei tuščiaviduris laidininkas yra patalpintas į elektrinį lauką arba įelektrinamas kontaktuojant su įkrautu kūnu, tada

Kai krūviai yra pusiausvyroje, laukas ertmės viduje neegzistuoja. Tuo pagrįsta elektrostatinė apsauga. Jeigu koks nors prietaisas dedamas į metalinį korpusą, tai išoriniai elektriniai laukai į korpuso vidų neprasiskverbs, t.y. tokio įrenginio veikimas ir rodmenys nepriklausys nuo išorinių elektrinių laukų buvimo ir pokyčių.

Dabar išsiaiškinkime, kaip išdėstyti mokesčiai išorinis paviršius dirigentas. Paimkime ant dviejų izoliuojančių rankenų metalinį tinklelį, prie kurio priklijuoti popieriniai lapai (15.16 pav.). Jei tinklelį įkrausite, o paskui ištempsite (15.16 pav., a), lapai abiejose tinklelio pusėse atsiskirs. Jei sulenksite tinklelį į žiedą, tada tik lapus su lauke tinkleliai (15.16 pav., b). Suteikdami tinkleliui skirtingą lenkimą, galite įsitikinti, kad krūviai yra tik išgaubtoje paviršiaus pusėje ir tose vietose, kur paviršius yra labiau išlenktas ( mažesnis spindulys kreivumas), kaupiasi daugiau krūvių.

Taigi, krūvis pasiskirsto tolygiai tik sferinio laidininko paviršiuje. At laisva forma dirigentas paviršiaus tankisįkrauna a, todėl lauko stipris šalia laidininko paviršiaus yra didesnis ten, kur paviršiaus kreivumas didesnis. Krūvio tankis ypač didelis ant laidininko išsikišimų ir antgalių (15.17 pav.). Tai galima patikrinti zondu palietus įvairius elektrifikuoto laidininko taškus ir tada palietus elektroskopą. Įelektrintas laidininkas, turintis taškų arba turintis tašką, greitai praranda įkrovą. Todėl laidininkas, ant kurio turi būti laikomas krūvis ilgą laiką, neturėtų turėti jokių taškų.

(Pagalvokite, kodėl elektroskopo strypas baigiasi rutuliu.)

Pakabinkime ant sriegio įkrautą kasetės dėklą ir atneškime prie jo elektrifikuoto stiklo strypą. Net ir nesant tiesioginio kontakto, sriegio įvorė nukrypsta nuo vertikalios padėties, traukiasi prie lazdos (13 pav.).

Įkrauti kūnai, kaip matome, gali sąveikauti vienas su kitu per atstumą. Kaip veiksmas perduodamas iš vieno iš šių kūnų į kitą? Gal viskas dėl oro tarp jų? Išsiaiškinkime tai iš patirties.

Po oro siurblio varpeliu pastatykime įkrautą elektroskopą (su nuimtais stiklais), o tada iš po jo išsiurbkime orą. Tai pamatysime beorė erdvė elektroskopo lapeliai ir toliau atstums vienas kitą (14 pav.). Tai reiškia, kad oras nedalyvauja perduodant elektrinę sąveiką. Tada kokiomis priemonėmis vyksta įkrautų kūnų sąveika? Atsakymą į šį klausimą savo darbuose pateikė anglų mokslininkai M. Faraday (1791-1867) ir J. Maxwell (1831-1879).

Pagal Faradėjaus ir Maksvelo mokymus, erdvė aplink įkrautą kūną skiriasi nuo erdvės aplink neelektrintus kūnus. Aplink įkrautus kūnus yra elektrinis laukas. Šis laukas yra naudojamas elektrinė sąveika.

Elektrinis laukas atstovauja ypatinga rūšis materija, kuri skiriasi nuo materijos ir egzistuoja aplink bet kokius įkrautus kūnus.

Neįmanoma nei pamatyti, nei paliesti. Apie egzistavimą elektrinis laukas galima spręsti tik iš jo veiksmų.

Paprasti eksperimentai leidžia mums nustatyti Pagrindinės elektrinio lauko savybės.

1. Įkrauto kūno elektrinis laukas tam tikra jėga veikia bet kurį kitą įkrautą kūną, kuris atsiduria šiame lauke.

Tai liudija visi įkrautų kūnų sąveikos eksperimentai. Taigi, pavyzdžiui, įelektrintos lazdos elektriniame lauke atsidūrusią įkrautą movą (žr. 13 pav.) veikė traukos jėga.

2. Prie įkrautų kūnų jų sukuriamas laukas yra stipresnis, o toliau – silpnesnis.

Norėdami tai patikrinti, vėl pereikime prie eksperimento su įkrautu kasetės dėklu (žr. 13 pav.). Pradėkime priartinti stovą su kasetės dėklu prie įdėtos lazdos. Pamatysime, kad rankovei artėjant prie lazdos, sriegio nukrypimo nuo vertikalės kampas vis didės (15 pav.). Šio kampo padidėjimas rodo, kad kuo arčiau įvorė yra elektrinio lauko šaltinio (elektrifikuoto strypo), tuo didesnė jėga, kurią šis laukas veikia. Tai reiškia, kad šalia įkrauto kūno jo sukuriamas laukas yra stipresnis nei per atstumą.

Reikėtų nepamiršti, kad ne tik įkrauta lazda veikia įkrautą rankovę savo elektriniu lauku, bet ir rankovė savo ruožtu veikia lazdelę savo elektriniu lauku. Būtent tokiu tarpusavio veikimu vienas kitam pasireiškia įkrautų kūnų elektrinė sąveika.

Elektrinis laukas pasireiškia ir eksperimentuose su dielektrikais. Kai dielektrikas yra veikiamas elektrinio lauko, teigiamai įkrautos jo molekulių dalys ( atomų branduoliai) veikiant laukui pasislenka viena kryptimi, o neigiamai įkrautos dalys (elektronai) – kita kryptimi. Šis reiškinys vadinamas dielektrine poliarizacija. Būtent poliarizacija paaiškina paprasčiausius eksperimentus, kai įelektrintas kūnas pritraukia lengvus popieriaus gabalus. Šios dalys paprastai yra neutralios. Tačiau elektrifikuoto kūno (pavyzdžiui, stiklinio strypo) elektriniame lauke jie poliarizuojasi. Kūrinio paviršiuje, kuris yra arčiau pagaliuko, atsiranda krūvis, kuris yra priešingas lazdos krūviui. Sąveika su juo veda prie popieriaus gabalėlių pritraukimo prie elektrifikuoto kūno.

Jėga, kuria elektrinis laukas veikia įkrautą kūną (arba dalelę), vadinama elektrinė jėga:

F el – elektrinė jėga.

Veikiant šiai jėgai, elektriniame lauke patekusi dalelė įgyja pagreitį a, kurį galima nustatyti naudojant antrąjį Niutono dėsnį:

a = F el / m (6,1)

kur m yra tam tikros dalelės masė.

Nuo Faradėjaus laikų grafinis vaizdas elektrinis laukas, įprasta naudoti jėgos linijas.

Tai linijos, nurodančios jėgos, veikiančios šiame lauke į jį patalpintą teigiamai įkrautą dalelę, kryptį. Lauko linijos, kurias sukuria teigiamai įkrautas kūnas, parodytos 16 paveiksle, a. 16 paveiksle, b parodytos lauko linijos, kurias sukuria neigiamą krūvį turintis kūnas.

Panašų vaizdą galima pastebėti naudojant paprastą prietaisą, vadinamą elektriniu plunksnu. Suteikę jam mokestį, pamatysime, kaip išsiskirstys visos jo popieriaus juostelės skirtingos pusės ir bus palei elektros linijos elektrinis laukas (17 pav.).

Kai įelektrinta dalelė patenka į elektrinį lauką, jos greitis šiame lauke gali padidėti arba mažėti. Jei dalelės krūvis q>0, tai judant jėgos linijomis ji pagreitės, o judant priešinga kryptimi stabdys. Jei dalelių krūvis q< 0, то все будет наоборот ее скорость будет уменьшаться при движении в направлении силовых линий и увеличиваться при движении в противоположном направлении.

1. Kas yra elektrinis laukas? 2. Kuo laukas skiriasi nuo materijos? 3. Išvardykite pagrindines elektrinio lauko savybes. 4. Ką rodo elektrinio lauko linijos? 5. Kaip randamas įkrautos dalelės, judančios elektriniame lauke, pagreitis? 6. Kokiu atveju elektrinis laukas padidina dalelės greitį, o kokiu – sumažina? 7. Kodėl neutralūs popieriaus gabalėliai traukia elektrifikuotą kūną? 8. Paaiškinkite, kodėl, įkrovus elektrinį sultoną, jo popieriaus juostelės skiriasi skirtingomis kryptimis.

Eksperimentinė užduotis.Įjunkite plaukų šukas, tada palieskite jas prie nedidelio vatos gabalėlio (pūkų). Kas atsitiks su vata? Nukratykite pūkus nuo šukų ir, kai jie yra ore, priverskite juos plaukti tame pačiame aukštyje, tam tikru atstumu padėdami elektrifikuotas šukas iš apačios. Kodėl pūkas nustoja kristi? Kas ją išlaikys ore?

Elektrinis laukas yra vienas iš teorinės sąvokos, aiškinantis įkrautų kūnų sąveikos reiškinius. Medžiagos negalima liesti, tačiau jos egzistavimą galima įrodyti, o tai buvo padaryta šimtais natūralių eksperimentų.

Įkrautų kūnų sąveika

Esame įpratę pasenusias teorijas laikyti utopija, tačiau mokslo žmonės visai nėra kvaili. Šiandien Franklino elektrinio skysčio doktrina skamba juokingai, garsus fizikas Apinas paskyrė visą traktatą. Kulono dėsnis buvo atrastas eksperimentiškai remiantis sukimo svarstyklės, panašius metodus naudojo Georg Ohm, išvesdamas žinomą. Tačiau kas už viso to slypi?

Turime pripažinti, kad elektrinis laukas yra tiesiog dar viena teorija, ne prastesnė už Franklino skystį. Šiandien apie medžiagą žinomi du faktai:

Išdėstyti faktai padėjo pagrindą šiuolaikiniam sąveikos gamtoje supratimui ir yra atrama trumpojo nuotolio sąveikos teorijai. Be to, mokslininkai pateikė ir kitų prielaidų apie stebimo reiškinio esmę. Trumpojo nuotolio veikimo teorija reiškia momentinį jėgų pasiskirstymą nedalyvaujant eteriui. Kadangi reiškinius pajausti sunkiau nei elektrinį lauką, daugelis filosofų tokius požiūrius pavadino idealistiniais. Mūsų šalyje jie buvo sėkmingai kritikuojami Sovietų valdžia, kadangi, kaip žinote, bolševikai nemėgo Dievo, kiekviena proga jie gniaužė mintį apie kažko egzistavimą, „priklauso nuo mūsų idėjų ir veiksmų“ (tyrinėdami Junos supergalias).

Franklinas aiškino teigiamus ir neigiamus kūnų krūvius elektros skysčio pertekliumi ir trūkumu.

Elektrinio lauko charakteristikos

Elektrinis laukas apibūdinamas vektoriniu dydžiu – intensyvumu. Rodyklė, kurios kryptis sutampa su jėga, veikiančia taške vienetinį teigiamą krūvį, kurio ilgis proporcingas jėgos dydžiui. Fizikams patogu panaudoti potencialą. Dydis yra skaliarinis, jį lengviau įsivaizduoti naudojant temperatūros pavyzdį: kiekviename erdvės taške yra tam tikra reikšmė. Elektrinis potencialas reiškia darbą, atliktą norint perkelti vienetinį krūvį iš nulinio potencialo taško į tam tikrą tašką.

Aukščiau aprašytas laukas vadinamas irrotaciniu. Kartais vadinamas potencialu. Elektrinio lauko potencialo funkcija yra nuolatinė ir sklandžiai kinta priklausomai nuo erdvės. Dėl to parenkame vienodo potencialo taškus, kurie užlenkia paviršius. Vienetinio įkrovimo sferai: kitas objektas, silpnesnis laukas(Kulono dėsnis). Paviršiai vadinami ekvipotencialiais.

Norėdami suprasti Maksvelo lygtis, supraskite keletą charakteristikų vektorinis laukas:

Gradientas elektrinis potencialas vadinamas vektoriumi, kryptis sutampa su sparčiausiu lauko parametro augimu. Kuo greičiau keičiasi vertė, tuo didesnė vertė. Gradientas nukreiptas iš mažesnė vertė potencialas daugiau:

Gradientas yra statmenas ekvipotencialo paviršiui.
Kuo didesnis gradientas, tuo arčiau yra ekvipotencialių paviršių, kurie skiriasi vienas nuo kito nurodytą vertę elektrinio lauko potencialas.
Potencialo gradientas, paimtas su priešingu ženklu, yra elektrinio lauko stiprumas.

Elektrinis potencialas. Gradientas „kopimas į kalną“

Skirtumas yra skaliarinis dydis, apskaičiuotas elektrinio lauko stiprumo vektoriui. Jis yra analogiškas gradientui (vektoriams), rodo reikšmės kitimo greitį. Būtinybė įvesti papildomą charakteristiką: vektoriaus laukas neturi gradiento. Todėl aprašymas reikalauja tam tikro analogo – divergencijos. Parametras į matematinis žymėjimas panašus į gradientą, žymimas Graikiškas laiškas nabla, naudota vektoriniai dydžiai.
Vektorinio lauko rotorius vadinamas sūkuriu. Fiziškai reikšmė lygi nuliui, kai parametras keičiasi tolygiai. Jei rotorius nėra lygus nuliui, atsiranda uždaros linijos lenkimai. Potencialūs laukai taškiniai mokesčiai pagal apibrėžimą sūkurio nėra. Įtempimo linijos šiuo atveju nebūtinai yra tiesios. Jie tiesiog sklandžiai keičiasi, nesudarydami sūkurių. Laukas su nuliniu rotoriumi dažnai vadinamas solenoidiniu. Dažnai vartojamas sinonimas – sūkurys.
Bendras vektoriaus srautas pavaizduotas elektrinio lauko stiprio ir elementariojo ploto sandaugos paviršiniu integralu. Didumo riba, kai kūno talpa linkusi į nulį, reiškia lauko skirtumą. Ribos samprata nagrinėjama vyresnėse klasėse vidurinę mokyklą, mokinys gali susidaryti supratimą apie diskusijos temą.

Maksvelo lygtys apibūdina laike kintantį elektrinį lauką ir parodo, kad tokiais atvejais kyla banga. Visuotinai pripažįstama, kad viena iš formulių rodo izoliacijos nebuvimą magnetiniai krūviai(stulpai). Kartais literatūroje susiduriame su specialiu operatoriumi – laplakiečiu. Žymima kaip nabla kvadratas, apskaičiuotas pagal vektorinius dydžius, vaizduojamas lauko gradiento skirtumu.

Naudodami šiuos dydžius matematikai ir fizikai apskaičiuoja elektrinius ir magnetinius laukus. Pavyzdžiui, įrodyta: tik irrotacinis laukas (taškiniai krūviai) gali turėti skaliarinį potencialą. Buvo išrastos ir kitos aksiomos. Rotoriaus sūkurio laukas neturi divergencijos.

Tokias aksiomas galime nesunkiai panaudoti kaip pagrindą apibūdinti procesus, vykstančius realiuose esamuose įrenginiuose. Antigravitacija, amžinasis variklis būtų gera pagalba ekonomikai. Jei niekam nepavyko Einšteino teorijos pritaikyti praktiškai, Nikola Teslos pasiekimus tiria entuziastai. Nėra rotoriaus ar skirtumo.

Trumpa elektros lauko raidos istorija

Po teorijos formulavimo sekė daugybė darbų apie elektrinių ir elektromagnetinių laukų pritaikymą praktikoje, iš kurių žinomiausiu Rusijoje laikomas Popovo patirtis perduodant informaciją oru. Iškilo nemažai klausimų. Maksvelo harmoninga teorija yra bejėgė paaiškinti pertraukos metu pastebėtus reiškinius elektromagnetines bangas per jonizuotas terpes. Planckas iškėlė hipotezę, kad spinduliavimo energija skleidžiama išmatuotomis dalimis, vėliau vadinamomis kvantais. Atskirų elektronų difrakcija, maloniai parodyta „YouTube“ anglų kalba, buvo aptikta 1949 m. sovietų fizikai. Dalelė vienu metu pasižymėjo banginėmis savybėmis.

Tai mums sako: modernus pasirodymas apie elektrinio lauko konstanta ir kintamasis toli gražu nėra tobuli. Daugelis žmonių pažįsta Einšteiną, bet yra bejėgiai paaiškinti, ką atrado fizikas. 1915 m. reliatyvumo teorija susieja elektros, magnetinis laukas ir gravitacija. Tiesa, jokios formulės įstatymo forma nebuvo pateiktos. Šiandien žinoma: yra dalelių, kurios juda greičiau nei sklinda šviesa. Dar vienas akmuo sode.

Vienetų sistemos nuolat keitėsi. Iš pradžių pristatytas GHS, pagrįstas Gauso darbais, nėra patogus. Pirmosios raidės nurodo pagrindinius vienetus: centimetrą, gramą, antrą. Elektromagnetiniai dydžiai Maxwell ir Thomson įtraukė į GHS 1874 m. SSRS pradėjo naudoti TKS (metras, kilogramas, sekundė) 1948 m. XX amžiaus šeštajame dešimtmetyje įvedus SI sistemą (GOST 9867), kai elektrinio lauko stiprumas matuojamas V/m, mūšiai baigėsi.

Naudojant elektrinį lauką

Kaupimas vyksta kondensatoriuose elektros krūvis. Dėl to tarp plokščių susidaro laukas. Kadangi talpa tiesiogiai priklauso nuo įtampos vektoriaus dydžio, norint padidinti parametrą, erdvė užpildoma dielektriku.

Netiesiogiai elektrinius laukus naudoja vaizdo vamzdžiai, o Čiževskio sietynai valdo elektroninių vamzdžių pluoštų judėjimą. Nepaisant to, kad nėra nuoseklios teorijos, elektrinio lauko efektai yra daugelio vaizdų pagrindas.

Kas yra elektrinis laukas?

Po oro siurblio varpeliu pastatykime įkrautą elektroskopą (su nuimtais stiklais), o tada iš po jo išsiurbkime orą. Pamatysime, kad beorėje erdvėje elektroskopo lapeliai vis tiek atstums vienas kitą (14 pav.). Tai reiškia, kad oras nedalyvauja perduodant elektrinę sąveiką. Tada kokiomis priemonėmis vyksta įkrautų kūnų sąveika? Atsakymą į šį klausimą savo darbuose pateikė anglų mokslininkai M. Faraday (1791-1867) ir J. Maxwell (1831-1879).

Pagal Faradėjaus ir Maksvelo mokymus, erdvė aplink įkrautą kūną skiriasi nuo erdvės aplink neelektrintus kūnus. Aplink įkrautus kūnus yra elektrinis laukas. Šio lauko pagalba atliekama elektrinė sąveika.

Elektros lauke yra ypatinga materijos rūšis, kuri skiriasi nuo materijos ir egzistuoja aplink bet kokius įkrautus kūnus.

Neįmanoma nei pamatyti, nei paliesti. Apie elektrinio lauko egzistavimą galima spręsti tik pagal jo veiksmus.

Pagrindinės elektrinio lauko savybės

Paprasti eksperimentai leidžia mums nustatyti Pagrindinės elektrinio lauko savybės.

1. Įkrauto kūno elektrinis laukas tam tikra jėga veikia bet kurį kitą įkrautą kūną, kuris atsiduria šiame lauke.

Tai liudija visi įkrautų kūnų sąveikos eksperimentai. Taigi, pavyzdžiui, įelektrintos lazdos elektriniame lauke atsidūrusią įkrautą movą (žr. 13 pav.) veikė traukos jėga.

2. Prie įkrautų kūnų jų sukuriamas laukas yra stipresnis, o toliau – silpnesnis.

Reikėtų nepamiršti, kad ne tik įkrauta lazda veikia įkrautą rankovę savo elektriniu lauku, bet ir rankovė savo ruožtu veikia lazdelę savo elektriniu lauku. Būtent tokiu abipusiu veikimu vienas kito atžvilgiu elektrinė sąveikaįkrauti kūnai.

Elektrinis laukas pasireiškia ir eksperimentuose su dielektrikais. Kai dielektrikas yra elektriniame lauke, teigiamai įkrautos jo molekulių dalys (atomo branduoliai) lauko įtakoje pasislenka viena kryptimi, o neigiamo krūvio dalys (elektronai) – kita kryptimi. Šis reiškinys vadinamas dielektrinė poliarizacija. Būtent poliarizacija paaiškina paprasčiausius eksperimentus, kai įelektrintas kūnas pritraukia lengvus popieriaus gabalus. Šios dalys paprastai yra neutralios. Tačiau elektrifikuoto kūno (pavyzdžiui, stiklinio strypo) elektriniame lauke jie poliarizuojasi. Kūrinio paviršiuje, kuris yra arčiau pagaliuko, atsiranda krūvis, kuris yra priešingas lazdos krūviui. Sąveika su juo veda prie popieriaus gabalėlių pritraukimo prie elektrifikuoto kūno.

Elektros galia

Jėga, kuria elektrinis laukas veikia įkrautą kūną (arba dalelę), vadinama elektrinė jėga:

Fel- elektrinė jėga.

Veikiant šiai jėgai, į elektrinį lauką patekusi dalelė įgauna pagreitį A, kurį galima nustatyti naudojant antrąjį Niutono dėsnį:

Kur m yra tam tikros dalelės masė.

Nuo Faradėjaus laikų buvo įprasta naudoti elektros linijos.

Elektros lauko linijos- tai linijos, rodančios jėgos, veikiančios šiame lauke į jį patalpintą teigiamai įkrautą dalelę, kryptį. Lauko linijos, kurias sukuria teigiamai įkrautas kūnas, parodytos 16 paveiksle, a. 16 paveiksle, b parodytos lauko linijos, kurias sukuria neigiamą krūvį turintis kūnas.

Panašų vaizdą galima stebėti naudojant paprastą įrenginį, vadinamą elektrinis plunksnas. Suteikę jam krūvį, pamatysime, kaip visos jo popierinės juostelės išsiskirstys įvairiomis kryptimis ir išsidėstys išilgai elektrinio lauko linijų (17 pav.).

Kai įelektrinta dalelė patenka į elektrinį lauką, jos greitis šiame lauke gali padidėti arba mažėti. Jei dalelės krūvis q>0, tai judant jėgos linijomis jis pagreitės, o judant priešinga kryptimi – sulėtės. Jei dalelių krūvis q<0, то все будет наоборот ее скорость будет уменьшаться при движении в направлении силовых линий и увеличиваться при движении в противоположном направлении.

Įdomu žinoti

Iš šiandieninės temos apie elektrinį lauką sužinojome, kad jis egzistuoja erdvėje, esančioje aplink elektros krūvį.

Pažiūrėkime, kaip, naudojant kryptines jėgos linijas, galime pavaizduoti šį elektrinį lauką naudojant grafikus:

Jums gali būti įdomu sužinoti, kad mūsų atmosferoje veikia įvairaus stiprumo elektriniai laukai. Jei svarstysime elektrinį lauką visatos požiūriu, tada paprastai Žemė turi neigiamą krūvį, bet debesų dugnas yra teigiamas. O įkrautų dalelių, tokių kaip jonai, yra ore ir jo kiekis skiriasi priklausomai nuo įvairių veiksnių. Šie veiksniai priklauso ir nuo metų laiko, ir nuo oro sąlygų bei atmosferos dažnio.

O kadangi atmosfera yra persmelkta šių dalelių, kurios, būdamos nepertraukiamai judančios ir pasižyminčios pokyčiais į teigiamus arba neigiamus jonus, turi įtakos žmogaus savijautai ir sveikatai. O įdomiausia tai, kad didelis teigiamų jonų vyravimas atmosferoje gali sukelti nemalonius pojūčius mūsų organizme.

Biologinis elektromagnetinio lauko poveikis

Dabar pakalbėkime su jumis apie EML biologinį poveikį žmonių sveikatai ir jo poveikį gyviems organizmams. Pasirodo, gyvus organizmus, esančius elektromagnetinio lauko įtakos zonoje, veikia stiprūs jo įtakos veiksniai.

Ilgalaikis elektromagnetinio lauko poveikis neigiamai veikia žmogaus sveikatą ir savijautą. Pavyzdžiui, žmogui, sergančiam alerginėmis ligomis, toks EML poveikis gali sukelti epilepsijos priepuolį. O jei žmogus elektromagnetiniame lauke būna ilgesnį laiką, gali išsivystyti ne tik širdies ir kraujagyslių bei nervų sistemų ligos, bet ir sukelti vėžį.

Mokslininkai įrodė, kad ten, kur yra stiprus elektrinis laukas, galima pastebėti vabzdžių elgesio pokyčius. Šis neigiamas poveikis gali pasireikšti agresija, nerimu ir sumažėjusiu darbingumu.

Esant tokiai įtakai, tarp augalų taip pat galima pastebėti nenormalų vystymąsi. Veikiami elektromagnetinio lauko, augalai gali keisti dydį, formą ir žiedlapių skaičių.

Įdomūs faktai, susiję su elektra

Atradimai elektros srityje yra vienas svarbiausių žmogaus laimėjimų, nes šiuolaikinis gyvenimas be šio atradimo dabar net sunkiai įsivaizduojamas.

Ar žinojote, kad kai kuriose Afrikos ir Pietų Amerikos vietose yra kaimų, kuriuose elektros vis dar nėra? Ir ar žinote, kaip žmonės išeina iš šios situacijos? Pasirodo, savo namus jie apšviečia pasitelkę tokius vabzdžius kaip ugniagesiai. Šiais vabzdžiais jie pripildo stiklinius indus, o šviesai gauti naudoja ugniagesius.

Ar žinote apie bičių gebėjimą skrydžio metu kaupti teigiamą elektros krūvį? Tačiau gėlės turi neigiamą elektros krūvį, todėl jų žiedadulkės pritraukia bičių kūną. Tačiau įdomiausia, kad tokio bitės ir žiedo kontakto laukas, augalo elektrinis laukas keičiasi ir tarsi duoda signalą kitoms bitėms apie šio augalo žiedadulkių nebuvimą.

Tačiau žuvų pasaulyje garsiausi elektriniai medžiotojai yra erškėčiai. Norėdami neutralizuoti savo grobį, erškėtis jį paralyžiuoja elektros iškrovomis.

Ar žinojote, kad elektriniai unguriai turi stipriausią elektros iškrovą? Šios gėlavandenės žuvys turi srovės iškrovos įtampą, kuri gali siekti 800 V.

Namų darbai

1. Kas yra elektrinis laukas?
2. Kuo laukas skiriasi nuo materijos?
3. Išvardykite pagrindines elektrinio lauko savybes.
4. Ką rodo elektrinio lauko linijos?
5. Kaip randamas įkrautos dalelės, judančios elektriniame lauke, pagreitis?
6. Kokiu atveju elektrinis laukas padidina dalelės greitį, o kokiu – sumažina?
7. Kodėl neutralūs popieriaus gabalėliai traukia elektrifikuotą kūną?
8. Paaiškinkite, kodėl, įkrovus elektrinį sultoną, jo popieriaus juostelės skiriasi skirtingomis kryptimis.

Eksperimentinė užduotis.

Įjunkite plaukų šukas, tada palieskite jas prie nedidelio vatos gabalėlio (pūkų). Kas atsitiks su vata? Nukratykite pūkus nuo šukų ir, kai jie yra ore, priverskite juos plaukti tame pačiame aukštyje, tam tikru atstumu padėdami elektrifikuotas šukas iš apačios. Kodėl pūkas nustoja kristi? Kas ją išlaikys ore?

S.V. Gromovas, I.A. Rodina, fizika 9 kl

Kas leidžia sakyti, kad aplink įkrautą kūną yra elektrinis laukas?

Elektromagnetinės įtampos ir sūkurių laukų buvimas.
elektrinio lauko poveikis krūviui.
paprasta patirtis:
1. paimkite medinį pagaliuką ir prie jo šilko siūlu pririškite rankovę iš blizgaus šokolado įvynioklio.
2. rankenos trynimas ant plaukų ar vilnos
3. rankenėlę pritraukite prie rankovės – rankovė nukryps
tai leidžia teigti, kad aplink įkrautą kūną (šiuo atveju rašiklį) yra elektrinis laukas)))
kas nors padės man išspręsti šią problemą
http://otvet.mail.ru/question/94520561
viskas yra vadovėlyje)
Nuoroda (electrono.ru Elektrinio lauko stiprumas, elektrinis...)
- Erdvėje aplink elektra įkrautą kūną yra elektrinis laukas, kuris yra viena iš materijos rūšių. Elektrinis laukas turi elektros energijos tiekimą, kuris pasireiškia elektrinių jėgų, veikiančių įkrautus kūnus lauke, pavidalu.
Elektrinis laukas sutartinai vaizduojamas elektrinių jėgos linijų pavidalu, kurios parodo elektrinio lauko sukuriamų elektrinių jėgų veikimo kryptis.
Elektrinės jėgos linijos skirtingomis kryptimis skiriasi nuo teigiamai įkrautų kūnų ir susilieja su neigiamą krūvį turinčiais kūnais. Dviejų plokščių priešingai įkrautų lygiagrečių plokščių sukurtas laukas vadinamas vienodu.
Elektrinį lauką galima padaryti matomą į jį įdėjus skystoje alyvoje pakibusių gipso dalelių: jos sukasi išilgai lauko, išsidėsčiusios pagal jo jėgos linijas. Vienodas laukas yra elektrinis laukas, kurio intensyvumas yra vienodas pagal dydį ir kryptį visuose erdvės taškuose.
Vikipedija: Norint kiekybiškai nustatyti elektrinį lauką, įvedama jėgos charakteristika - elektrinio lauko stiprumas - vektorinis fizinis dydis, lygus jėgos, kuria laukas veikia teigiamą bandomąjį krūvį, esantį tam tikrame erdvės taške, santykiui. šio krūvio dydis. Įtempimo vektoriaus kryptis kiekviename erdvės taške sutampa su teigiamą bandomąjį krūvį veikiančios jėgos kryptimi.
Laukas tarp dviejų priešingai įkrautų plokščių metalinių plokščių yra maždaug vienodas. Vienodame elektriniame lauke įtempimo linijos nukreiptos lygiagrečiai viena kitai.
Įkraukite save ir išsipilkite pūkų iš pagalvės. Viskas bus labai aišku.
Jei prie pirmojo atnešite kitą elektra įkrautą objektą, jis taip pat bus elektrinis. įkrautą objektą, tada galite pamatyti jų sąveiką, o tai įrodo elektrinio lauko egzistavimą.
Leidžia apskaičiuoti fizikos dėsnius
Elektrinis laukas yra speciali materijos forma, egzistuojanti aplink kūnus ar daleles, turinčias elektros krūvį, taip pat laisva forma elektromagnetinėse bangose. Elektrinis laukas yra tiesiogiai nematomas, bet gali būti stebimas jo veikimo ir instrumentų pagalba. Pagrindinis elektrinio lauko poveikis yra elektrinį krūvį turinčių kūnų ar dalelių pagreitis.
Elektrinis laukas gali būti laikomas matematiniu modeliu, apibūdinančiu elektrinio lauko stiprumo vertę tam tikrame erdvės taške. Douglas Giancoli rašė: „Reikėtų pabrėžti, kad laukas nėra kažkokia substancija; tiksliau, tai nepaprastai naudinga sąvoka... Klausimas apie „tikrovę“ ir elektrinio lauko egzistavimą iš tikrųjų yra filosofinis, greičiau net metafizinis klausimas. Fizikoje lauko sąvoka pasirodė nepaprastai naudinga – tai vienas didžiausių žmogaus proto laimėjimų.

Elektrinis laukas yra vienas iš vieno elektromagnetinio lauko komponentų ir elektromagnetinės sąveikos apraiška.

Elektrinio lauko fizikinės savybės
Šiuo metu mokslas dar nesuvokė tokių laukų kaip elektrinis, magnetinis ir gravitacinis fizikinės esmės, taip pat jų sąveikos tarpusavyje. Kol kas tik aprašyti jų mechaninio poveikio įkrautiems kūnams rezultatai, taip pat yra Maksvelo lygtyse aprašyta elektromagnetinių bangų teorija.

Lauko efektas – lauko efektas yra tai, kad kai elektrinis laukas veikia elektrai laidžios terpės paviršių, pasikeičia laisvųjų krūvininkų koncentracija artimame paviršiniame sluoksnyje. Šis efektas yra lauko tranzistorių veikimo pagrindas.

Pagrindinis elektrinio lauko poveikis yra jėgos poveikis stacionariems (stebėtojo atžvilgiu) elektra įkrautiems kūnams ar dalelėms. Jei įkrautas kūnas yra fiksuotas erdvėje, jis neįsibėgėja veikiamas jėgos. Magnetinis laukas (antrasis Lorenco jėgos komponentas) taip pat veikia judančius krūvius.

Elektrinio lauko stebėjimas kasdieniame gyvenime
Norint sukurti elektrinį lauką, būtina sukurti elektros krūvį. Įtrinkite dielektriku ant vilnos ar ko nors panašaus, pavyzdžiui, plastikiniu rašikliu savo plaukus. Ant rankenos bus sukurtas krūvis, o aplink jį – elektrinis laukas. Įkrautas rašiklis pritrauks mažus popieriaus gabalus. Jei ant vilnos patrinsite didesnį daiktą, pavyzdžiui, guminę juostelę, tada tamsoje matysite mažas kibirkštis, atsirandančias dėl elektros iškrovų.

Elektrinis laukas dažnai atsiranda šalia televizoriaus ekrano, kai įjungiamas arba išjungiamas televizoriaus imtuvas. Šį lauką galima pajusti pagal jo poveikį rankų ar veido plaukams.

Dėmesio, tik ŠIANDIEN!