Elektrostatik alan çizgisi temsil edilebilir. Elektrostatik alan ve özellikleri

Uzayda belirli bir noktaya yerleştirilen elektrik yükü özellikleri değiştirir verilen alan. Yani yük kendi etrafında bir elektrik alanı oluşturur. Elektrostatik alan – özel çeşit konu.

Elektrik alanını kuvvet çizgilerini kullanarak grafiksel olarak göstermek uygundur.

Kuvvet çizgileri (elektrik alan yoğunluk çizgileri), alanın her noktasındaki teğetleri belirli bir noktadaki yoğunluk vektörünün yönü ile çakışan çizgilerdir.

Güç hatları Pozitif bir yük ile başlayın ve negatif bir yük ile bitirin (Noktasal yüklerin elektrostatik alanlarının alan çizgileri.).

Gerilme çizgilerinin yoğunluğu alan gücünü karakterize eder (çizgiler ne kadar yoğunsa alan o kadar güçlüdür).

Potansiyel, elektrik alanının enerji karakteristiğidir.

Geçmişteki düşünürler için "uzaktan eylem" kavramını kabul etmek zordu. Ve gerçekten de, eğer birbirine değmiyorsa, bir yük diğerine nasıl etki edebilir?
Bu fikri teoride uygulayan Newton bile evrensel yerçekimi ona alışmak kolay olmadı. Ancak gördüğümüz gibi İngiliz bilim adamı Michael Faraday'ın (1791-1867) ortaya attığı alan kavramı kullanılarak bu zorluklar aşılabilir. Faraday'a göre her yük, tüm uzaya nüfuz eden bir elektrik alanı yayar. Başka bir yük bir yüke yaklaştırıldığında, ilk yükün elektrik alanının neden olduğu bir kuvvete maruz kalır. İkinci yükün bulunduğu noktadaki elektrik alanı bu yüke doğrudan etki ederek ona etki eden bir kuvvet oluşturur. Şunu vurgulamak gerekir ki alan bir çeşit mesele değildir; daha doğrusu son derece yararlı bir kavramdır.

Bir veya daha fazla yükün oluşturduğu alan, üzerine etki eden kuvveti ölçen küçük bir pozitif test yükü kullanılarak incelenebilir. Test yükü ile, kendi alanı, incelenen alanı oluşturan geri kalan yüklerin dağılımını önemli ölçüde değiştirmeyen, yeterince küçük bir yükü kastediyoruz. Küçük bir test yüküne etki eden kuvvetler Q tek bir pozitif yükün yakınında Q, Şekil 2'de gösterilmiştir. 22.13. B noktasındaki kuvvet a noktasındaki kuvvetten daha azdır: daha büyük mesafe suçlamalar arasında (Coulomb yasası); c noktasında kuvvet daha da azdır. Her durumda kuvvet, yükten radyal olarak yönlendirilir. Q.
A-tarikatı elektrik alan kuvveti, (ya da sadece Elektrik alanı) e uzayın herhangi bir noktasındaki kuvvet oranına eşittir F küçük bir pozitif test yüküne etki eden Q, bu yükün büyüklüğüne göre:

Yukarıdaki tanımdan, uzayın herhangi bir noktasındaki elektrik alan kuvvetinin yönünün, bu noktada pozitif test yüküne etki eden kuvvetin yönü ile çakıştığı anlaşılmaktadır. Elektrik alan kuvveti, birim yüke etki eden kuvveti temsil eder; Coulomb başına Newton (N/C) cinsinden ölçülür.

Daha kesin olarak e oranın limiti olarak tanımlanır F/q en Q sıfıra doğru gidiyor.

Elektrik alan kuvveti e ilişki aracılığıyla tanımlanır F/q alan bağımlılığını ortadan kaldırmak e test şarjı boyutundan Q. Başka bir deyişle, e yalnızca belirli bir noktada ele alınan elektrik alanını oluşturan yükleri dikkate alır. Çünkü e - vektör miktarı elektrik alanı bir vektör alanıdır.

Güç hatları

Elektrik alanı vektör olduğundan, Şekil 2'de yapıldığı gibi çeşitli noktalarda oklarla temsil edilebilir. 22.13. Vektör yönleri Ea, Eb, AB bu şekilde gösterilen kuvvetlerin yönleriyle çakışacak ve ikiye bölünme sonucu sadece uzunlukları farklı olacaktır. Q. Vektör uzunluk oranı Ea, Eb, AB Aynı yüke böldüğümüz için aynı kalacaktır. Ancak elektrik alanını bu şekilde tasvir etmek uygun değildir, çünkü o zamandan beri çok sayıda noktalar, resmin tamamı oklarla noktalanacaktır. Bu nedenle, alanı tasvir etmek için başka bir yöntem kullanıyorlar - alan çizgileri yöntemi.

Elektrik alanını görsel olarak temsil etmek için, uzaydaki her noktada alan kuvvetinin yönünü belirten bir çizgi ailesiyle tasvir edilmiştir.
Bu sözde alan çizgileri, belirli bir alanda pozitif bir test yüküne etki eden kuvvetin yönünü gösterecek şekilde çizilir. Şekilde bir nokta pozitif yükün alan çizgileri görülmektedir. 22.20, a, negatif - Şekil 2'de. 22.20.6.
İlk durumda, çizgiler yükten radyal olarak uzaklaşır, ikincisinde ise yüke doğru radyal olarak birleşirler. Pozitif test yüküne kuvvetler bu yönde etki edecektir. Elbette şekilde gösterilenlerin arasındaki boşluklara da kuvvet çizgileri çizilebilir. Ancak kuvvet çizgilerini, pozitif bir yükten çıkan veya negatif bir yükte biten çizgilerin sayısı bu yükün büyüklüğüyle orantılı olacak şekilde çizmeyi kabul edeceğiz.
Kuvvetin maksimum olduğu yük yakınında çizgilerin daha yakın olmasına dikkat edelim. Bu genel mülk Alan çizgileri: Alan çizgileri ne kadar yakınsa o bölgedeki elektrik alanı da o kadar güçlü olur. Genel olarak konuşursak, alan çizgileri her zaman bir birim alanı alan yönüne dik olarak kesen çizgilerin sayısı olacak şekilde tasvir edilebilir. e, elektrik alan kuvvetiyle orantılıydı. Örneğin, tek bir nokta yükü için (Şekil 22.20), elektrik alan kuvveti 1/ R 2; birim alandan geçen düzgün dağılmış kuvvet çizgilerinin sayısı da mesafe arttıkça azalacaktır: sonuçta toplam sayısı Kuvvet çizgileri sabit kalır ve geçtikleri yüzey alanı 4 kat artar. πr 2 (yarıçapı r olan bir kürenin yüzeyi). Buna göre birim alana düşen enerji hattı sayısı 1/ ile orantılıdır. R 2 .

İncirde. 22.21, zıt işaretli iki yük tarafından oluşturulan alanın kuvvet çizgilerini göstermektedir. Burada kuvvet çizgileri kavislidir ve pozitif yükten negatif yüke doğru yönlendirilir. Herhangi bir noktadaki alan, P noktasındaki okla gösterildiği gibi alan çizgisine teğetsel olarak yönlendirilir.
İncirde. 22.21.6 ve c, iki pozitif yükün elektrik alan çizgilerini ve zıt yüklü iki paralel plaka arasındaki alanı göstermektedir. Kenarlara yakın alan hariç, plakalar arasındaki alan çizgilerinin paralel olduğuna ve birbirlerinden eşit uzaklıkta yer aldığına dikkat edin.

Böylece merkez bölgede elektrik alan şiddeti her noktada aynıdır ve şunu yazabiliriz:
E = sabit(yakın aralıklı paralel plakalar arasında).
Kenarlara yakın yerlerde durum böyle olmasa da (alan çizgileri bükülür), özellikle plakalar arasındaki mesafe boyutlarına göre küçükse, bu genellikle ihmal edilebilir. [Bu sonucu, alanın mesafenin karesiyle ters orantılı olarak değiştiği tek nokta yükü durumuyla karşılaştırın].

Yani alan çizgileri aşağıdaki özelliklere sahiptir:

1. Kuvvet çizgileri elektrik alan kuvvetinin yönünü gösterir: herhangi bir noktada alan kuvveti kuvvet çizgisine teğet olarak yönlendirilir.

2. Elektrik hatları, elektrik alan şiddeti eçizgilere dik bir birim alandan geçen çizgilerin sayısıyla orantılıydı.

3. Kuvvet çizgileri yalnızca pozitif yükler ve yalnızca negatif masraflarla sona erer; Yükten çıkan veya giren hatların sayısı, yükün büyüklüğü ile orantılıdır.

Elektrik alan çizgisinin, alana yerleştirilen küçük bir test yükünün izleyeceği yörünge olduğunu da söyleyebiliriz. (Açıkçası, bu yalnızca test yükünün eylemsizliği yoksa veya örneğin sürtünme nedeniyle yavaş hareket ediyorsa doğrudur.)
Kuvvet çizgileri asla kesişmez. (Eğer kesişirlerse, bu aynı noktada elektrik alan kuvvetinin iki olduğu anlamına gelir. çeşitli yönler, bu hiç mantıklı değil.)

Elektrik alanları ve iletkenler

Statik durumda (yani yükler hareketsizken), iyi bir iletkenin içinde elektrik alanı yoktur. İletkende bir elektrik alanı olsaydı, o zaman dahili serbest elektronlara bir kuvvet etki ederdi, bunun sonucunda elektronlar, elektrik alanının ve dolayısıyla akımın kuvvetlendiği bir konuma gelene kadar hareket etmeye ve hareket etmeye başlarlardı. üzerlerindeki kuvvet sıfır olacaktır. Bu mantıktan ilginç sonuçlar çıkıyor. Özellikle bir iletkenin net yükü varsa bu yük iletkenlere dağıtılır. dış yüzey kondüktör. Bu gerçek farklı bir bakış açısıyla açıklanabilir. Örneğin bir iletken negatif yüklüyse, negatif yüklerin birbirini ittiğini ve birbirlerinden mümkün olduğunca uzağa yerleşmek için iletkenin yüzeyine koştuğunu kolaylıkla hayal edebiliriz. Bir diğer sonuç ise şudur. Küresel bir kabuk şeklindeki içi boş yalıtımlı bir iletkenin merkezine pozitif bir Q yükünün yerleştirilmesine izin verin (Şekil 22.22).
Bir iletkenin içinde elektrik alanı olamayacağından pozitif yükten gelen kuvvet çizgilerinin negatif yüklerde bitmesi gerekir. iç yüzey metal küre. Sonuç olarak, karşılık gelen negatif yük -Q ve eşit pozitif yük +Soru kürenin dış yüzeyine dağıtılacaktır (çünkü kabuk bir bütün olarak nötrdür). Böylece iletkenin içinde elektrik alanı olmamasına rağmen kürenin dışında sanki metal küre yokmuş gibi bir elektrik alanı vardır (Şekil 22.22).

Bunun nedeni aynı zamanda elektrik alan çizgilerinin daima iletkenin yüzeyine dik olmasıdır. Aslında, eğer elektrik alan kuvveti vektörü e iletkenin yüzeyine paralel bir bileşene sahip olsaydı, bir kuvvetin etkisi altındaki elektronlar, kuvvetin kendilerine etki etmeyeceği bir konuma gelene kadar, yani elektrik alan yoğunluk vektörü iletkenin yüzeyine dik olana kadar hareket edeceklerdi. yüzey.

Yukarıdakilerin tümü yalnızca iletkenler için geçerlidir. İzolasyon koğuşlarında ise serbest elektronlar bir elektrik alanı mevcut olabilir ve alan çizgileri mutlaka yüzeye dik olmayabilir.

Devam edecek. Kısaca aşağıdaki yayın hakkında:

Yorum ve önerileriniz kabul edilir ve memnuniyetle karşılanır!

· Elektrik alan çizgilerinin bir başlangıcı ve bir sonu vardır. Pozitif yüklerle başlarlar ve negatif yüklerle biterler.

· Elektrik alan çizgileri daima iletkenin yüzeyine diktir.

· Elektrik alan çizgilerinin dağılımı alanın doğasını belirler. Alan olabilir radyal(kuvvet çizgileri bir noktadan çıkıyorsa veya bir noktada birleşiyorsa), homojen(alan çizgileri paralel ise) ve heterojen(eğer alan çizgileri paralel değilse).

20) Bunların elektrik alanının enerji özellikleri olduğunu hatırlatayım.

Herhangi bir noktadaki elektrik alan potansiyeli şu şekilde tanımlanır:

.

ve alandaki belirli bir noktaya verilen birim yükün potansiyel enerjisine eşittir.

Bir alanda 1. noktadan 2. noktaya bir yük hareket ettirilirse bu noktalar arasında potansiyel bir fark ortaya çıkar.

.

Potansiyel farkın anlamı: Bir elektrik alanının bir yükü bir noktadan başka bir noktaya taşıma işidir.

Alan potansiyeli iş yoluyla da yorumlanabilir. Eğer 2. nokta sonsuzda ise, alanın olmadığı yerde (), o zaman. - Bu, bir yükü belirli bir noktadan sonsuza taşımak alanın işidir. Tek bir yükün yarattığı alan potansiyeli şu şekilde hesaplanır: .

Her noktasında alan potansiyeli aynı olan yüzeylere eşpotansiyel yüzeyler denir. Bir dipol alanında potansiyel yüzeyler aşağıdaki şekilde dağıtılır:

Birkaç yükün oluşturduğu alan potansiyeli, süperpozisyon ilkesi kullanılarak hesaplanır: .

a) Dipol ekseni üzerinde olmayan A noktasındaki potansiyelin hesaplanması:

Üçgenden bulalım ( ). Açıkça, . Bu yüzden Ve .

.

b) A ve B noktaları arasında dipolden eşit uzaklıkta

() potansiyel fark şu şekilde tanımlanır (Remizov’un ders kitabında bulacağınız kanıt olmadan kabul ediyoruz)

.

c) Dipolün merkezde olması gösterilebilir. eşkenar üçgen, bu durumda üçgenin köşeleri arasındaki potansiyel fark, vektörün bu üçgenin kenarlarına izdüşümleri olarak ilişkilidir ( ).

21) - Elektrik hatlarının elektrik hatları boyunca çalışması hesaplanır.

1. Elektrik alanında çalışmak yolun şekline bağlı değildir.

2. Kuvvet çizgilerine dik olarak hiçbir iş yapılmaz.

3. Kapalı döngüde elektrik alanında hiçbir iş yapılmaz.

Enerji özellikleri elektrik alanı (dans).

1) Fiziksel anlam:

Eğer Cl ise, o zaman (sayısal olarak), yükün sağlanması şartıyla yerleştirilmiş Elektrik alanında belirli bir noktada.

Ölçü birimi:

2) Fiziksel anlamı:

Bir birim pozitif nokta yükü belirli bir noktaya yerleştirilirse, o zaman (sayısal olarak), belirli bir noktadan sonsuza doğru hareket ederken.

Δφ elektrik alanının iki noktasının dans değerleri arasındaki farktır.

U – voltaj – “y”, elektrik alanının iki noktasının voltajları arasındaki farktır.

[U]=V (Volt)

Fiziksel anlamı:

If , o zaman (sayısal olarak) alanın bir noktasından diğerine geçerken.

Gerilim ve gerilim arasındaki ilişki:

22) Elektrostatik bir alanda, bir iletkenin tüm noktaları, iletkenin yüküyle orantılı olan aynı potansiyele sahiptir; q yükünün potansiyel φ'ye oranı q yüküne bağlı değildir. (Elektrostatik çevreleyen alandır sabit masraflar). Bu nedenle kavramı tanıtmanın mümkün olduğu ortaya çıktı elektrik kapasitesi Yalnız bir iletkenden:

Elektrik kapasitesi sayısal olarak bir miktardır şarja eşit potansiyelinin birer birer değişmesi için iletkene iletilmesi gerekir.

Kapasitans, iletkenin geometrik boyutlarına, şekline ve özelliklerine göre belirlenir. çevre ve iletken malzemeye bağlı değildir.

Kapasite tanımında yer alan büyüklüklere ilişkin ölçü birimleri:

Kapasitans - atama C, ölçü birimi - Farad (F, F);

Elektrik yükü - tanımı q, ölçü birimi - coulomb (C, C);

φ - alan potansiyeli - volt (V, V).

Çevredeki gövdelerden bağımsız olarak, tek bir iletkenden çok daha büyük bir kapasitansa sahip olacak bir iletken sistemi oluşturmak mümkündür. Böyle bir sisteme kapasitör denir. En basit kapasitör, birbirinden kısa bir mesafede bulunan iki iletken plakadan oluşur (Şekil 1.9). Bir kapasitörün elektrik alanı, kapasitörün plakaları arasında, yani içinde yoğunlaşmıştır. Kapasitör kapasitesi:

C = q / (φ1 - φ2) = q / U

(φ1 - φ2) - kapasitörün plakaları arasındaki potansiyel fark, yani. Gerilim.

Bir kapasitörün kapasitansı, boyutuna, şekline ve plakalar arasında bulunan dielektrik maddenin dielektrik sabitine (ε) bağlıdır.

C = ε∙εo∙S / d, burada

S - astar alanı;

d - plakalar arasındaki mesafe;

ε - dielektrik sabiti plakalar arasındaki dielektrik;

εo - elektriksel sabit 8,85∙10-12F/m.

Kapasitansın arttırılması gerekiyorsa kapasitörler birbirine paralel bağlanır.

Şekil 1.10. Kapasitörlerin paralel bağlantısı.

Ctoplam = C1 + C2 + C3

Şu tarihte: paralel bağlantı tüm kapasitörler aynı voltaj altındadır ve toplam yükleri Q'dur. Bu durumda, her kapasitör Q1, Q2, Q3, ... yükünü alacaktır.

S = Ç1 + Ç2 + Ç3

Q1 = C1∙U; Q2 = C2∙U; Q3 = C3∙U. Yukarıdaki denklemde yerine koyalım:

C∙U = C1∙U + C2∙U + C3∙U, dolayısıyla C = C1 + C2 + C3 (ve bu şekilde herhangi bir sayıda kapasitör için).

Seri bağlantı için:

Şekil 1.11. Kondansatörlerin seri bağlantısı.

1/Ctot = 1/C1 + 1/C2 + ∙∙∙∙∙ + 1/ Cn

Formülün türetilmesi:

Bireysel kapasitörlerdeki voltaj U1, U2, U3,..., Un. Tüm kapasitörlerin toplam voltajı:

U = U1 + U2 + ∙∙∙∙∙ + Un,

U1 = Q/ C1 dikkate alındığında; U2 = Q/C2; Un = Q/ Cn, Q ile değiştirip bölerek, seri kapasitör bağlantılı bir devrenin kapasitansını hesaplamak için bir ilişki elde ederiz

Kapasite birimleri:

F-farad. Bu çok büyük değer, bu nedenle daha küçük değerler kullanın:

1 µF = 1 µF = 10-6F (mikrofarad);

1 nF = 1 nF = 10-9 F (nanofarad);

1 pF = 1pF = 10-12F (pikofarad).

23) Bir iletken elektrik alanına yerleştirilirse o zaman q kuvveti iletkendeki serbest yüklere q etki edecektir. Sonuç olarak iletkende kısa süreli serbest yük hareketi meydana gelir. İletkenin yüzeyinde oluşan yüklerin kendi elektrik alanı, dış alanı tamamen telafi ettiğinde bu işlem sona erecektir. İletkenin içinde ortaya çıkan elektrostatik alan sıfır olacaktır (bkz. § 43). Ancak iletkenlerde belirli koşullar altında serbest elektrik yük taşıyıcılarının sürekli düzenli hareketi meydana gelebilir. Bu harekete elektrik akımı denir. Elektrik akımının yönü pozitif serbest yüklerin hareket yönü olarak alınır. Bir iletkende elektrik akımının olması için iki koşulun karşılanması gerekir:

1) iletken akım taşıyıcılarında serbest yüklerin varlığı;

2) iletkende bir elektrik alanının varlığı.

Elektrik akımının niceliksel ölçüsü akım gücüdür BEN– Δt zaman aralığı boyunca iletkenin kesiti boyunca (Şekil 11.1) aktarılan Δq yükünün bu zaman aralığına oranına eşit skaler fiziksel miktar:

Serbest akım taşıyıcılarının bir iletken içindeki sıralı hareketi, taşıyıcıların sıralı hareketinin hızı ile karakterize edilir. Bu hıza denir sürüklenme hızı mevcut taşıyıcılar Silindirik bir iletkenin (Şekil 11.1) alanlı bir kesite sahip olmasına izin verin S. İletkenin hacminde, 1 ve 2 kesitleri ile ∆ mesafeyle sınırlıdır X aralarında mevcut taşıyıcıların sayısı ∆ bulunur N= nS∆X, Nerede N– akım taşıyıcılarının konsantrasyonu. Toplam yükleri ∆q = q 0 ∆ N= q 0 nS∆X. Bir elektrik alanının etkisi altında akım taşıyıcıları sürüklenme hızıyla soldan sağa doğru hareket ederse v doktor, sonra zamanla ∆ t=∆x/v dr Bu hacimdeki tüm taşıyıcılar kesit 2'den geçecek ve oluşturacaktır. elektrik. Mevcut güç:

. (11.2)

Akım yoğunluğu birim alandan geçen elektrik akımı miktarıdır enine kesit kondüktör:

. (11.3)

Bir metal iletkende akım taşıyıcıları metalin serbest elektronlarıdır. Serbest elektronların sürüklenme hızını bulalım. Akım I = 1A ile iletkenin kesit alanı S= 1mm2, serbest elektronların konsantrasyonu (örneğin bakırda) N= 8,5·10 28 m --3 ve q 0 = e = 1,6·10 –19 C şunu elde ederiz:

v dr = .

Elektronların yönlendirilmiş hareket hızının, serbest elektronların kaotik termal hareket hızından çok daha düşük olduğunu görüyoruz.

Akımın gücü ve yönü zamanla değişmiyorsa, böyle bir akıma sabit denir.

İÇİNDE Uluslararası sistem SI birimlerinde akım ölçülür amper (A). 1 A'nın mevcut birimi aşağıdakilere göre ayarlanır: manyetik etkileşim iki paralel iletkenler akım ile.

Kapalı bir devrede doğru elektrik akımı oluşturulabilir. özgür medya Yük kapalı yörüngeler boyunca dolaşır. Ancak bir elektrik yükü elektrostatik alanda kapalı bir yol boyunca hareket ettiğinde iş elektriksel kuvvetler sıfıra eşittir. Bu nedenle varoluş için doğru akım içinde olmalı elektrik devresi Elektrostatik kökenli olmayan kuvvetlerin çalışması nedeniyle bir devrenin bölümlerindeki potansiyel farklılıkları yaratabilen ve koruyabilen bir cihaz. Bu tür cihazlara doğru akım kaynakları denir. Akım kaynaklarından serbest yük taşıyıcılarına etki eden elektrostatik kökenli olmayan kuvvetlere dış kuvvetler denir.

Dış kuvvetlerin doğası değişebilir. İÇİNDE galvanik hücreler veya bunun sonucunda ortaya çıkan piller elektrokimyasal süreçler Doğru akım jeneratörlerinde iletkenler manyetik alanda hareket ettiğinde dış kuvvetler ortaya çıkar. Dış kuvvetlerin etkisi altında, elektrik yükleri, kapalı bir devrede sabit bir elektrik akımının muhafaza edilebilmesi nedeniyle, elektrostatik alanın kuvvetlerine karşı akım kaynağı içinde hareket eder.

Hareket ederken elektrik ücretleri Doğru akım devresinde, akım kaynaklarının içine etki eden dış kuvvetler iş gerçekleştirir.

Fiziksel miktar, iş oranı A'ya eşit st Bir q yükü bir akım kaynağının negatif kutbundan pozitif kutbuna bu yükün değerine hareket ettiğinde dış kuvvetlere kaynağın elektromotor kuvveti (EMF) denir:

ε . (11.2)

Böylece EMF, tek bir pozitif yükü hareket ettirirken dış kuvvetlerin yaptığı işe göre belirlenir. Potansiyel fark gibi elektromotor kuvvet de volt (V) cinsinden ölçülür.

Tek bir pozitif yük kapalı bir doğru akım devresi boyunca hareket ettiğinde, dış kuvvetlerin yaptığı iş bu devreye etki eden emk'nin toplamına eşittir ve elektrostatik alanın yaptığı iş sıfırdır.

>>Fizik: Elektrik alan çizgileri. Yüklü bir topun alan kuvveti

Elektrik alanı duyuları etkilemez. Onu görmüyoruz.
Ancak alan şiddeti vektörlerini uzayda birkaç noktaya çizersek alan dağılımı hakkında bir fikir edinebiliriz ( Şekil 14.9, sol). Geçtikleri her noktada teğetleri gerilim vektörleri yönünde çakışan sürekli çizgiler çizerseniz resim daha net olacaktır. Bu satırlara denir elektrik alan çizgileri veya gerilim çizgileri (Şekil 14.9, sağda).

Alan çizgilerinin yönü, alanın çeşitli noktalarındaki yoğunluk vektörünün yönünü belirlememize olanak tanır ve alan çizgilerinin yoğunluğu (birim alan başına çizgi sayısı), alan kuvvetinin nerede daha fazla olduğunu gösterir. Yani, Şekil 14.10-14.13'te, noktalardaki alan çizgilerinin yoğunluğu A puandan fazla İÇİNDE. Açıkça, .
Faraday'ın varsaydığı gibi gerilim çizgilerinin aslında gerilmiş elastik iplikler veya kordonlar gibi var olduğu düşünülmemelidir. Gerilme çizgileri yalnızca alanın uzaydaki dağılımını görselleştirmeye yardımcı olur. Onlar meridyenlerden ve paralellerden daha gerçek değiller. küre.
Ancak alan çizgileri görünür hale getirilebilir. Bir yalıtkanın uzun kristalleri (örneğin kinin) viskoz bir sıvı (örneğin hint yağı) içinde iyice karıştırılırsa ve yüklü cisimler oraya yerleştirilirse, o zaman bu cisimlerin yakınında kristaller gerilim çizgileri boyunca zincirler halinde dizilecektir.
Şekillerde gerilim çizgilerinin örnekleri gösterilmektedir: pozitif yüklü bir top (bkz. Şekil 14.10); iki farklı yüklü top (bkz. Şekil 14.11); benzer şekilde yüklü iki top (bkz. Şekil 14.12); Yükleri eşit büyüklükte ve zıt işaretli iki plaka (bkz. Şekil 14.13). Son örneközellikle Şekil 14.13, ortaya yakın plakalar arasındaki boşlukta kuvvet çizgilerinin paralel olduğunu göstermektedir: buradaki elektrik alanı tüm noktalarda aynıdır.

Uzayın her noktasında şiddeti aynı olan elektrik alanına denir. homojen. İÇİNDE sınırlı alan Uzayda, bu bölgedeki alan kuvveti biraz değişirse elektrik alanı yaklaşık olarak tekdüze kabul edilebilir.
Düzgün bir elektrik alanı tasvir edilmiştir paralel çizgilerüzerinde yer alan eşit mesafeler birbirinden.
Elektrik alan çizgileri kapalı değildir; pozitif yüklerle başlar ve negatif yüklerle biterler. Kuvvet çizgileri süreklidir ve kesişmez, çünkü kesişim, belirli bir noktada elektrik alan kuvvetinin belirli bir yönünün olmadığı anlamına gelir.
Yüklü bir topun alanı.Şimdi yarıçaplı yüklü iletken bir topun elektrik alanı sorusunu ele alalım. R. Şarj Q topun yüzeyine eşit olarak dağıtılır. Simetri hususlarından da anlaşılacağı üzere elektrik alan çizgileri topun yarıçaplarının uzantıları boyunca yönlendirilir ( Şekil 14.14, a).

Not! Güç Topun dışındaki çizgiler, bir noktasal yükün alan çizgileriyle tamamen aynı şekilde uzayda dağıtılır ( Şekil 14.14, b). Alan çizgilerinin desenleri çakışırsa alan kuvvetlerinin de çakışmasını bekleyebiliriz. Bu nedenle uzaktan r>R Topun merkezinden itibaren alan gücü, kürenin merkezine yerleştirilen noktasal yükün alan gücü ile aynı formül (14.9) ile belirlenir:

) alan gücü sıfırdır. Bunu yakında göreceğiz. Şekil 14.14c, yüklü bir iletken topun elektrik alan kuvvetinin, merkeze olan mesafeye bağımlılığını göstermektedir.
Alan çizgilerinin resmi, uzayın farklı noktalarındaki elektrik alan kuvvetinin yönünü açıkça göstermektedir. Çizgilerin yoğunluğunu değiştirerek, noktadan noktaya hareket ederken alan kuvveti modülündeki değişiklik değerlendirilebilir.

???
1. Elektrik alan çizgilerine ne denir?
2. Her durumda yüklü bir parçacığın yörüngesi alan çizgisiyle çakışıyor mu?
3. Kuvvet çizgileri kesişebilir mi?
4. Yüklü iletken bir topun alan kuvveti nedir?

G.Ya.Myakishev, B.B.Bukhovtsev, N.N.Sotsky, Fizik 10. sınıf

Ders içeriği ders notları destekleyici çerçeve ders sunumu hızlandırma yöntemleri etkileşimli teknolojiler Pratik görevler ve alıştırmalar kendi kendine test atölyeleri, eğitimler, vakalar, görevler ödev tartışma soruları öğrencilerden gelen retorik sorular İllüstrasyonlar ses, video klipler ve multimedya fotoğraflar, resimler, grafikler, tablolar, diyagramlar, mizah, anekdotlar, şakalar, çizgi romanlar, benzetmeler, sözler, bulmacalar, alıntılar Eklentiler Özetler makaleler meraklı beşikler için püf noktaları ders kitapları temel ve ek terimler sözlüğü diğer Ders kitaplarının ve derslerin iyileştirilmesiDers kitabındaki hataların düzeltilmesi ders kitabındaki bir parçanın güncellenmesi, dersteki yenilik unsurları, eski bilgilerin yenileriyle değiştirilmesi Sadece öğretmenler için mükemmel dersler yılın takvim planı; metodolojik tartışma programı; Entegre Dersler

Bu derse ilişkin düzeltmeleriniz veya önerileriniz varsa,

« Fizik - 10. sınıf"

Yüklerin etkileşimini sağlayan aracı nedir?
İki alandan hangisinin daha güçlü olduğunu nasıl belirleyebilirim? Alanları karşılaştırmanın yollarını önerin.

Elektrik alan kuvveti.

Bir elektrik alanı, bir yüke etki eden kuvvetler tarafından tespit edilir. Alanın herhangi bir noktasında herhangi bir yüke etki eden kuvveti biliyorsak, alan hakkında ihtiyacımız olan her şeyi bildiğimiz iddia edilebilir. Bu nedenle, bilgisi bu kuvveti belirlememizi sağlayacak alanın bir özelliğini tanıtmak gerekir.

Küçük yüklü cisimleri dönüşümlü olarak alanda aynı noktaya yerleştirirseniz ve kuvvetleri ölçerseniz, alandan gelen yüke etki eden kuvvetin bu yük ile doğru orantılı olduğunu göreceksiniz. Gerçekten de alanın bir q 1 nokta yükü tarafından yaratıldığını varsayalım. Coulomb yasasına (14.2) göre, bir q nokta yüküne, q yüküyle orantılı bir kuvvet etki eder. Dolayısıyla alanın belirli bir noktasına yerleştirilen bir yüke etki eden kuvvetin, alandaki her nokta için bu yüke oranı, yüke bağlı değildir ve alanın bir özelliği olarak kabul edilebilir.

Alanın belirli bir noktasına yerleştirilen bir noktasal yüke etkiyen kuvvetin bu yüke oranına denir. elektrik alan kuvveti.

Kuvvet gibi alan kuvveti de vektör miktarı; harfle belirtilir:

Dolayısıyla elektrik alanından q yüküne etki eden kuvvet şuna eşittir:

Soru (14.8)

Vektörün yönü, pozitif yüke etki eden kuvvetin yönüyle çakışır ve negatif yüke etki eden kuvvetin yönünün tersidir.

SI'daki gerilim birimi N/Cl'dir.

Elektrik alan çizgileri.

Elektrik alanı duyuları etkilemez. Onu görmüyoruz. Ancak uzayda birkaç noktaya alan şiddeti vektörleri çizersek alan dağılımı hakkında bir fikir edinebiliriz (Şekil 14.9a). Sürekli çizgiler çizerseniz resim daha net olacaktır.

Her noktada teğeti elektrik alan şiddeti vektörüne denk gelen çizgilere denir. Güç hatları veya alan gücü çizgileri(Şekil 14.9, b).

Alan çizgilerinin yönü, alanın farklı noktalarındaki yoğunluk vektörünün yönünü belirlemenize olanak tanır ve alan çizgilerinin yoğunluğu (birim alan başına çizgi sayısı), alan gücünün nerede daha fazla olduğunu gösterir. Dolayısıyla, Şekil 14 10-14.13'te, A noktalarındaki alan çizgilerinin yoğunluğu B noktalarındakinden daha fazladır. Açıkça A > B'dir.

Faraday'ın varsaydığı gibi gerilim çizgilerinin aslında gerilmiş elastik iplikler veya kordonlar gibi var olduğu düşünülmemelidir. Gerilme çizgileri yalnızca alanın uzaydaki dağılımını görselleştirmeye yardımcı olur. Dünya üzerindeki meridyenlerden ve paralellerden daha gerçek değiller.

Alan çizgileri görünür hale getirilebilir. Bir yalıtkanın uzun kristalleri (örneğin kinin) viskoz bir sıvı (örneğin hint yağı) içinde iyice karıştırılırsa ve yüklü cisimler oraya yerleştirilirse, o zaman bu cisimlerin yakınında kristaller gerilim çizgileri boyunca zincirler halinde dizilecektir.

Şekiller gerilim çizgilerinin örneklerini göstermektedir: pozitif yüklü bir top (bkz. Şekil 14.10), zıt yüklü iki top (bkz. Şekil 14.11), benzer şekilde yüklü iki top (bkz. Şekil 14.12), yükleri eşit büyüklükte ve iki plaka işaretin tersi (bkz. Şekil 14.13). Son örnek özellikle önemlidir.

Şekil 14.13, plakalar arasındaki boşlukta kuvvet çizgilerinin temelde paralel olduğunu ve birbirlerinden eşit uzaklıkta bulunduğunu göstermektedir: buradaki elektrik alanı tüm noktalarda aynıdır.

Gücü her noktada aynı olan elektrik alanına denir. homojen.

Uzayın sınırlı bir bölgesinde, eğer bu bölgedeki alan kuvveti biraz değişirse, elektrik alanın yaklaşık olarak tek biçimli olduğu kabul edilebilir.

Elektrik alan çizgileri kapalı değildir; pozitif yüklerle başlar ve negatif yüklerle biterler. Kuvvet çizgileri süreklidir ve kesişmez, çünkü kesişim, belirli bir noktada elektrik alan kuvvetinin belirli bir yönünün olmadığı anlamına gelir.