Электрическое поле (стр. 1 из 4). Электрическое поле создается

Лекция 25-1. Электрическое поле. Потенциал.

По современным представлениям, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Электрическое поле одного тела оказывает силовое действие на другое заряженное тело, и наоборот.

Электрическое поле - это особая форма материи, через которую осуществляется взаимодействие электрических зарядов.

Оно существует реально, независимо от нас и от наших знаний о нём.

Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой.

Электрическое поле, окружающее заряженное тело, можно исследовать с помощью пробного заряда – небольшого по величине точечного заряда, который не вносит заметного перераспределения исследуемых зарядов.

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика электрического поля - напряженность.

Напряженность электрического поля – это векторная физическая величина, численно равная силе, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля, и направленная в сторону действия силы.

Напряженность электрического поля равная отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда

Напряженность электрического поля – векторная физическая величина, т.е. имеющая направление. Направление вектора совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд помещенный в данную точку поля.

Если поле создано положительным зарядом, то для того, чтобы определить направление вектора напряженности в т.А, мы мысленно помещаем в т.А положительный пробный заряд. Одноименно заряженные тела отталкиваются, поэтому сила, действующая на пробный заряд, а значит и вектор напряженности направлены от заряда, создающего поле.

Если поле создано отрицательным зарядом, то для того, чтобы определить направление вектора напряженности в т.А, мы мысленно помещаем в т.А положительный пробный заряд. Разноименно заряженные тела притягиваются, поэтому сила, действующая на пробный заряд, а значит и вектор напряженности направлены к заряду, создающему поле.

 

Направление вектора  зависит от знака заряда q  создающего электрическое поле:

• если q > 0 (положительный) , то вектор  направлен по радиусу от заряда;

• если q < 0 (отрицательный), то вектор  направлен к заряду.

Электрическое поле, которое создается неподвижным электрическим зарядом называются электростатическим.

В соответствии с законом Кулона, напряженность электростатического поля, создаваемого точечным зарядом q на расстоянии r от него, равна по модулю

Электрическое поле, векторы напряженности которого одинаковы во всех точках, называется однородным.

Если электрическое поле создается несколькими заряженными телами, то выполняетсяпринцип суперпозиции (наложения) полей точечных зарядов: напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна векторной сумме напряженностей электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами по отдельности:

Для наглядного представления электрического поля используют силовые линии.

Силовой линией или линией напряженности называется такая линия, в каждой точке которой вектор напряженности поля направлен по касательной к ней.

Эти линии проводятся так, чтобы направление вектора  в каждой точке совпадало с направлением касательной к силовой линии:

При изображении электрического поля с помощью силовых линий, их густота должна быть пропорциональна модулю вектора напряженности поля.

Силовые линии полей положительных и отрицательных точечных зарядов изображены на рисунках:

а) силовые линии кулоновских полей (полей точечных зарядов)

б) силовые линии двух равных положительного и отрицательного зарядов

в) силовые линии двух равных положительных зарядов

Силовые линии однородного поля параллельны.

Линии напряженности электрического поля:

1) никогда не пересекаются;2) не могут быть замкнуты сами на себя;3) имеют начало на положительном заряде (или в бесконечности) и заканчиваются на отрицательном заряде (или в бесконечности).

При перемещении пробного заряда q в электрическом поле электрические силысовершают работу. Эта работа при малом перемещении  равна 

Работа электрических сил при малом перемещении заряда q.

Электростатическое поле обладает важным свойством: Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, а определяется только положением начальной и конечной точек и величиной заряда.

Следствием независимости работы от формы траектории является следующее утверждение: Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектори  и равна нулю.

Силовые поля, обладающие этим свойством, называют потенциальнымиили консервативными. Свойство потенциальности электростатического поля позволяет ввести понятие потенциальной энергии заряда в электрическом поле. Для этого в пространстве выбирается некоторая начальная точка (0), и потенциальная энергия заряда q, помещенного в эту точку, принимается равной нулю.

Потенциальная энергия заряда q, помещенного в любую точку (1) пространства, относительно фиксированной начальной точки (0) равна работе A10, которую совершит электрическое поле при перемещении заряда q из точки (1) в точку (0):

Wp1 = A10

(В электростатике энергию принято обозначать буквой W, так как буквой E обозначают напряженность поля.)

Так же, как и в механике, потенциальная энергия определена с точностью до постоянной величины, зависящей от выбора начальной точки (0). Такая неоднозначность в определении потенциальной энергии не приводит к каким-либо недоразумениям, так как физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а разность ее значений в двух точках пространства.

Потенциальная энергия заряда q, помещенного в электрическое поле, пропорциональна величине этого заряда.

Физическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда, называют потенциалом φ электрического поля:

Потенциал φ является энергетической характеристикой электростатического поля.

Работа A12 по перемещению электрического заряда q из начальной точки (1) в конечную точку (2) равна произведению заряда на разность потенциалов (φ1 – φ2) начальной и конечной точек:

A12 = Wp1 – Wp2 = qφ1 – qφ2 = q(φ1 – φ2)

Разность потенциалов φ1 – φ2 называется напряжением между точками 1 и 2 и обозначается U12или просто U

U = А/q

Напряжение между двумя точками поля численно равно работе сил поля по перемещению единичного заряда q между этими точками. Значит

А = qU

Работа сил поля при перемещении заряда q между двумя точками поля прямо пропорциональна напряжению между этими точками.

В Международной системе единиц (СИ) единицей потенциала и напряжения является вольт(В).

1В = 1Дж/1Кл

Во многих задачах электростатики при вычислении потенциалов за начальную точку (0) удобно принять бесконечно удаленную точку. В этом случае понятие потенциала может быть определено следующим образом:

Потенциал поля в данной точке пространства равен работе, которую совершают электрические силы при удалении единичного положительного заряда из данной точки в бесконечность.

Из принципа суперпозиции напряженностей полей, создаваемых электрическими зарядами, следует принцип суперпозиции для потенциалов: φ = φ1 + φ2 + φ3 + ...

Для наглядного представления электрического поля наряду с силовыми линиями используютэквипотенциальные поверхности.

Поверхность, во всех точках которой потенциал электрического поля имеет одинаковые значения, называется эквипотенциальной поверхностью или поверхностью равного потенциала.

Силовые линии электрического поля всегда перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям.

Эквипотенциальные поверхности кулоновского поля точечного заряда – концентрические сферы. На рисунке представлены картины силовых линий и эквипотенциальных поверхностей некоторых простых электростатических полей.

Эквипотенциальные поверхности (синие линии) и силовые линии (красные линии) простых электрических полей

В случае однородного поля эквипотенциальные поверхности представляют собой систему параллельных плоскостей.

Свойства эквипотенциальных поверхностей:

1. В каждой точке эквипотенциальной поверхности вектор напряженности поля перпендикулярен ей и направлен в сторону убывания потенциала.
2. Работа сил поля при перемещению заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю.

Электрическое поле имеет две характеристики: силовую (напряженность) и энергетическую(потенциал). Найдем связь между ними.

Если пробный заряд q совершил малое перемещение вдоль силовой линии из точки (1) в точку (2), то можно найти работу поля по перемещению этого заряда:

ΔA12 = qEΔl и   ΔA12 = – q(φ2 – φ1) = – qΔφ = q(φ1 – φ2) = qU,    где  φ1 – φ2 разность потенциалов.

qEΔl = qU

E = U / Δl = (φ1 – φ2) / Δl Здесь l – координата вдоль силовой линии.

Это соотношение в скалярной форме выражает связь между напряженностью поляи потенциаломили напряжением: напряженность однородного поля численно равна разности потенциалов на единице длины линии напряженности.

Поле сильнее там, где быстрее изменяется потенциал.

Из этой формулы можно получить единицу напряженности в СИ. Она имеет наименование вольт не метр [В/м]

infofiz.ru

Чем отличается электрическое поле от магнитного. В чем вообще у них различия?)

Полного ответа не знает даже бог. Ибо на этой разнице (различии) весь мир вращается!

электричество - это направленное движение заряженных частиц от плюса к минусу !!! магнит - это притяжение частиц разного заряда плюса и минуса друг к другу

Сила, действующая на заряд в электростатическом поле, всегда направлена по касательной к силовым линиям. Силы в магнитном поле направлены не по касательным к линиям индукции, а перпендикулярно к ним. Линии магнитной индукции не иммеют ни начала, ни конца, а линии действия электрических сил имеют начало и конец. Они начинаются на положительных зарядах и кончаются на отрицательных. Работа при перемещении заряда между двумя фиксированными точками в электростатическом поле не зависит от формы и длины траектории, а работа, совершаемая при движении заряда по замкнутой траектории, равна нулю.

Магни&#769;тное по&#769;ле — составляющая электромагнитного поля, появляющаяся при наличии изменяющегося во времени электрического поля. Кроме того, магнитное поле может создаваться током заряженных частиц, либо магнитными моментами электронов в атомах (постоянные магниты) . С точки зрения квантовой теории поля электромагнитное взаимодействие переносится безмассовым бозон-фотоном (частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля) . Основной характеристикой магнитного поля является его сила, определяемая вектором магнитной индукции (вектор индукции магнитного поля) . В СИ магнитная индукция измеряется в теслах (Тл) , в системе СГС в гауссах. Магнитное поле — это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися заряженными частицами или телами, обладающими магнитным моментом. Можно также рассматривать магнитное поле, как релятивистскую составляющую электрического поля. Точнее, магнитные поля являются необходимым следствием существования электрических полей и специальной теории относительности. Вместе, магнитное и электрическое поля образуют электромагнитное поле, проявлениями которого являются свет и прочие электромагнитные волны. Электрическое поле — одна из составляющих электромагнитного поля, особый вид материи, существующий вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах) . Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться благодаря его силовому воздействию на заряженные тела. Электрическое поле материально. Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика — напряжённость электрического поля. Напряжённостью электрического поля называют векторную физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещённый в данную точку пространства, к величине этого заряда. Направление вектора совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд. Электрическое поле можно рассматривать как математическую модель, описывающую значение величины напряжённости электрического поля в данной точке пространства.

В электромагнитном взаимодействии участвуют заряды, представленные электронами и протонами. Переносчиками силового взаимодействия являются эфирные частицы фотоники. Электромагнитное взаимодействие происходит либо между неподвижными зарядами – это мы называем электрическое поле, либо между движущимися зарядами (проводники с электрическим током) – это мы называем магнитное поле. То, что мы можем наблюдать и регистрировать – это лишь следствие, а причины этих процессов находятся в микромире. Попробуем проникнуть в микромир и разобраться в причинах возникновения электрических и магнитных полей. Сначала вот о чём. Вы никогда не задумывались над тем, что формула Ньютона и формула Кулона похожи друг на друга? В чём эти формулы одинаковы? В том, что они математически описывают один и тот же физический процесс. А именно, действие эфира на объекты, объясняемое взаимозатенённостью их друг относительно друга. Кроме того, обе формулы носят приблизительный характер – они не учитывают размеры взаимодействующих объектов. Чем же эти формулы отличаются друг от друга? Они отличаются друг от друга объектами. В первом случае объекты – это массы тел, во втором – это заряды. Тогда, аналогично, гравитационному взаимодействию, можно дать определение и электромагнитному взаимодействию между неподвижными зарядами. Электромагнитное взаимодействие между неподвижными зарядами – это результат действия эфира, связанный с взаимозатенённостью между неподвижными зарядами. Теперь о переносчиках взаимодействия – фотониках. То, что фотоники и нейтриники выполняют разные функции, предполагает следующее. Фотоники ответственны за электромагнитное взаимодействие, а нейтриники ответственны за гравитационное взаимодействие и частные случаи его близкодействия (сильное, слабое и молекулярное взаимодействия). И те, и другие являются составляющими эфира, но выполняющие разные функции. Теперь рассмотрим, с чем и как будут взаимодействовать фотоники? Вся материя состоит из частиц: протонов, электронов, фотонов, нейтрино, фотоников и нейтриников. Электрон – это частица, состоящая фотоников. Основная часть фотоников выполняют функцию заряда. Небольшая часть фотоников выполняет функцию обменных частиц, которые электрон в виде фотонов то излучает, то поглощает. Протон состоит из двух частиц: позитрона и “протона без позитрона”. Позитрон обращается вокруг “протона без позитрона”. Позитрон аналогичен электрону по всем параметрам, кроме знака заряда. Фотон представим как частицу, состоящую из фотоников, расположенных определённым образом в пространстве. Фотон движется в пространстве как единое целое прямолинейно со скоростью света и излучает с каждым колебанием частицу – фотоник. Фотоник – мельчайшая частица материи. Продукт распада фотона. Фотоник до контакта с зарядом нейтральная частица. Она движется прямолинейно со скоростью света. Вещество прозрачно для фотоника, кроме сечения взаимодействия заряда. После контакта с зарядом фотоник становится переносчиком силового взаимодействия, о чём будет рассказано далее. Электрическое поле образуется только между неподвижными зарядами. Взаимозатенённость между зарядами является каналом взаимодействия и одновременно электрическим полем. Электрическое поле – это потоки переизлученных фотоников между неподвижными зарядами.... Вся статья здесь <a rel="nofollow" href="http://samlib.ru/n/nikolaew_s_a/elektromagnitnoewzaimodejstwieelektricheskieimagnitnyepolja.shtml" target="_blank">http://samlib.ru/n/nikolaew_s_a/elektromagnitnoewzaimodejstwieelektricheskieimagnitnyepolja.shtml</a>

touch.otvet.mail.ru

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ - это... Что такое ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ?

-векторное поле, определяющее силовое воздействие на заряж. частицы, не зависящее от их скоростей. Э. п. является одной из компонент единого электромагнитного поля.

В электродинамич. вакууме свойства Э. п. полностью описываются напряжённостью электрического поля Е (t, r).

Сила, действующая на заряд q со стороны Э. F=qE. Кроме того, на движущийся заряд действует ещё и сила со стороны магнитного поля (см. Лоренца сила).

Различают потенциальную Е р и вихревую (соленоидаль-ную) Es компоненты Э. E=Ep + Es). Источником по-тенц. полей являются заряды:

где r- плотность электрич. заряда.

Вихревая составляющая Э.

где В -магнитной индукции вектор.

При макроскопич. описании эл.-магн. явлений в материальных средах силовой характеристикой Э. п. остаётся вектор напряжённости E(t,r), являющийся результатом усреднения по физически малому объёму и характерным временам микропульсаций вакуумного Э. е( Е=< е>)(см. Лоренца - Максвелла уравнения). Другой усреднённой характеристикой Э. п. в среде является вектор электрической индукции D(t, r) = E+4pP, где Р- плотность электрич. дипольного момента среды. Связь между D и Е устанавливается материальным ур-нием - в общем случае интегральным нелинейным соотношением. В приближении слабых полей, когда нелинейными эффектами можно пренебречь, материальное ур-ние имеет вид

где интегрирование производится по объёму светового конуса -комплексный тензор диэлектрической проницаемости(a, b=1, 2, 3). Для гармонических ехр(iwt - ikr )-процессов материальное ур-ние упрощается:

где зависимости тензора диэлектрич. проницаемости среды e(w, k )от циклич. частоты со и волнового вектора k определяют соответственно временную и пространственную дисперсии среды.

В СИ вектор индукции D вводится и для вакуума: D =e0E, где e0 -электрич. проницаемость вакуума; однако двухвекторное описание Э. М. А. Миллер, Г. В. Пермитин.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.

dic.academic.ru

Электрическое поле - это... Что такое Электрическое поле?

Электрическое поле — одна из составляющих электромагнитного поля; особый вид материи, существующий вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может быть обнаружено благодаря его силовому воздействию на заряженные тела.

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика — напряжённость электрического поля — векторная физическая величина, равная отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещённый в данную точку пространства, к величине этого заряда. Направление вектора напряженности совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

В классической физике, применимой при рассмотрении крупномасштабных (больше размера атома) взаимодействий, электрическое поле рассматривается как одна из составляющих единого электромагнитного поля и проявление электромагнитного взаимодействия. В квантовой электродинамике — это компонент электрослабого взаимодействия.

В классической физике система уравнений Максвелла описывает взаимодействие электрического поля, магнитного поля и воздействие зарядов на эту систему полей.

Сила Лоренца описывает воздействие электромагнитного поля на частицу.

Эффект поля заключается в том, что при воздействии электрического поля на поверхность электропроводящей среды в её приповерхностном слое изменяется концентрация свободных носителей заряда. Этот эффект лежит в основе работы полевых транзисторов.

Основным действием электрического поля является силовое воздействие на неподвижные (относительно наблюдателя) электрически заряженные тела или частицы. Если заряженное тело фиксировано в пространстве, то оно под действием силы не ускоряется. На движущиеся заряды силовое воздействие оказывает и магнитное поле (вторая составляющая силы Лоренца).

Энергия электрического поля

Электрическое поле обладает энергией. Плотность этой энергии определяется величиной поля и может быть найдена по формуле

где E — напряжённость электрического поля, D — индукция электрического поля.

Классификация

Однородное поле

Направление линий напряжённости между двумя разнозаряженными пластинами

Однородное поле — это электрическое поле, в котором напряжённость одинакова по модулю и направлению во всех точках пространства. Приблизительно однородным является поле между двумя разноимённо заряженными плоскими металлическими пластинами. В однородном электрическом поле линии напряжённости направлены параллельно друг другу.

Наблюдение электрического поля в быту

Для того, чтобы создать электрическое поле, необходимо создать электрический заряд. Натрите какой-нибудь диэлектрик о шерсть или что-нибудь подобное, например, пластиковую ручку о собственные чистые волосы. На ручке создастся заряд, а вокруг — электрическое поле. Заряженная ручка будет притягивать к себе мелкие обрывки бумаги. Если натирать о шерсть предмет большей ширины, например, резиновую ленту, то в темноте можно будет видеть мелкие искры, возникающие вследствие электрических разрядов.

Электрическое поле часто возникает возле телевизионного экрана (относится к телевизорам с ЭЛТ) при включении или выключении телеприёмника. Это поле можно почувствовать по его действию на волоски на руках или лице.

Электрическое поле внутри проводников с избыточными зарядами

Из опытов, приводимых в электростатике, известно, что избыточные заряды привнесённые в проводник извне, перемещаются к поверхности проводника и остаются у поверхности проводника. Само перемещение избыточных зарядов к поверхности проводника свидетельствует о наличии электрического поля внутри проводника в период перемещения к поверхности проводника.

Электрическое поле внутри проводников с недостатком собственных электронов

При недостатке собственных электронов тело получает положительный заряд «дырочной» природы. Дырки при этом ведут себя подобно электронам и также распределяются по поверхности тела.

См. также

Литература

• Орир, Джей — Популярная физика: [пер. с англ.].: Мир, 1966. — 446 с.
• Учебник «Элементарный учебник физики» под ред. Ландсберга Г. С., Часть 2 (Электричество и магнетизм.)
• Трофимова Т. И. Курс физики: Учеб. пособие для вузов.—2-е изд., перераб. и доп.— М.: Высш. шк., 1990.—478 с.: ил. ISBN 5-06-001540-8

В этой статье не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена. Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники. Эта отметка установлена 15 мая 2011.

dikc.academic.ru

Электрическое поле

Содержание

Введение

1. Электромагнитное взаимодействие. Электрический заряд, его свойства. Электростатическое поле. Взаимодействие точечных зарядов

2. Напряженность электростатического поля. Расчет напряженности для системы точечных зарядов и распределенного заряда

3. Поток напряженности электрического поля. Теорема Гаусса в интегральной форме

4. Дивергенция векторного поля. Теорема Гаусса в дифференциальной форме

Заключение

Список использованной литературы

Введение

По современным представлениям, электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле, которое оказывает силовое действие на другие заряженные тела.

Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой. Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется не непосредственным их воздействием друг на друга, а через электрические поля, окружающие заряженные тела.

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика - напряженность электрического поля.

Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:

Напряженность электрического поля – векторная физическая величина. Направление вектора

совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

Напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна векторной сумме напряженностей электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами в отдельности:

Это свойство электрического поля означает, что поле подчиняется принципу суперпозиции.

1. Электромагнитное взаимодействие. Электрический заряд, его свойства. Электростатическое поле. Взаимодействие точечных зарядов

Многие элементарные частицы (называемые носителями электрического заряда) создают вокруг себя особый род материи – электромагнитное поле, которое является переносчиком силовых взаимодействий между этими частицами. Благодаря взаимодействию с носителями заряда, электромагнитное поле также является носителем информации в современных информационных системах (связи, радио- и телевещания и т.д.). Согласно фундаментальному принципу физики - принципу близкодействия - взаимодействие между частицами-носителями заряда переносится электромагнитным полем в пространстве с конечной, вполне определенной скоростью. Эта скорость называется скоростью света. Свет – это чувственно обнаружимая (действующая на зрение человека) разновидность электромагнитного поля.

Величина электрического заряда (иначе, просто электрический заряд) – численная характеристика носителей заряда и заряженных тел, которая, может принимать положительные и отрицательные значения. Эта величина определяется таким образом, что силовое взаимодействие, переносимое полем между зарядами, прямо пропорционально величине зарядов взаимодействующих между собой частиц или тел, а направления сил, действующих на них со стороны электромагнитного поля, зависят от знака зарядов.

Электрический заряд любой элементарной частицы присущ этой частице в течение всего времени ее жизни, поэтому элементарные заряженные частиц зачастую отождествляют с их электрическими зарядами).

В системе СИ электрический заряд измеряется в кулонах (Кл). Наиболее известные элементарные носители заряда – электроны, имеющие отрицательный заряд и протоны, имеющие такой же по величине положительный заряд. Заряд электрона Кл. Электрический заряд любого заряженного тела кратен модулю заряда электрона, так называемому, элементарному заряду Кл. В целом, в природе отрицательных зарядов столько же, сколько положительных. Электрические заряды атомов и молекул равны нулю, а заряды положительных и отрицательных ионов в каждой ячейке кристаллических решеток твердых тел скомпенсированы. Поэтому возникновение зарядовых систем обусловлено не рождением электрических зарядов, а их разделением, возникающим, например, при трении (см. ниже Ионизация, Поляризация). В дальнейшем, говоря об электрических зарядах, слово “электрический” будем опускать.

Если все заряды, создающие электромагнитное поле, в данной системе отсчета неподвижны, то (в этой системе отсчета) поле называется электростатическим.

Электростатическое поле – физическая идеализация, т.к. это понятие предполагает, что после образования зарядовой системы передача взаимодействия между зарядами закончилось. Заряды заняли равновесные положения, при которых силы, действующие на каждый заряд со стороны электростатического поля всех других зарядов, не меняются во времени (например, скомпенсированы другими силами).

Точечным зарядом называется заряженное тело или частица, размеры которого (которой) пренебрежимо малы по сравнению с расстояниями до других зарядов рассматриваемой системы. Точечный заряд такая же физическая идеализация, как и материальная точка в механике. Пробным зарядом называется положительный точечный заряд, который вносится в данное электромагнитное поле для измерения его характеристик. Этот заряд должен быть достаточно мал, чтобы не нарушать положение зарядов–источников измеряемого поля и тем самым, не искажать существующее поле. Таким образом, пробный заряд служит индикатором электромагнитного поля (точнее, покоящийся пробный заряд является индикатором электрического поля).

На основе обобщения опытных данных М. Фарадеем в 1843 сформулирован следующий закон сохранения заряда. Заряд электрически замкнутой системы (через поверхность которой не переносятся заряженные частицы) не изменяется, какие бы процессы в ней не происходили. Следствие из этого закона: если зарядовая система 1 отдает заряд системе 2, то система 2 получает ровно такой заряд, какой теряет система 1.

Закон релятивистская инвариантность заряда, сформулированный Г. Лоренцем в 1877 г. также на экспериментальной основе, гласит: заряд любого тела инвариантен относительно изменения системы отсчета. Следствие из этого закона: заряд тела не зависит от его скорости и ускорения.

Можно указать следующие процессы возникновения и исчезновения свободных зарядов. Ионизация при столкновении атомов и атома с электроном:

(1.1.1)

Рождение электрона и позитрона при столкновении гамма-квантов:

(1.1.2)

Рекомбинация ионов разного знака, а также иона и электрона:

(1.1.3)

Аннигиляция (уничтожение) пары электрон-позитрон

(1.1.4)

Закон взаимодействие точечных зарядов (закон Кулона) экспериментально установлен Ш. Кулоном в 1785г. Для точечных зарядов в вакууме (или воздухе) сила взаимодействия дается формулой

(1.1.5)

На рис. 1.1.1 показаны разные сочетания взаимодействующих зарядов. Напомним, что по третьему закону Ньютона . Коэффициент в законе Кулона в системе СИ равен и часто записывается в виде .

Параметр иногда называют диэлектрической проницаемостью вакуума.

В среде, которая не проводит электрический ток, сила взаимодействия между зарядами уменьшается по сравнению со случаем взаимодействующих зарядов в вакууме (вне зависимости от величин зарядов и расстояний между ними). Это уменьшение, таким образом, определяется влиянием среды. Оно учитывается введением в коэффициент параметра e, называемого относительной диэлектрической проницаемостью (для большинства сред e >1). А именно .

2. Напряженность электростатического поля. Расчет напряженности для системы точечных зарядов и распределенного заряда

В каждой точке пространства, где есть электромагнитное поле, на пробный заряд q действует определенная сила, зависящая (при заданных зарядах-источниках поля) от величины пробного заряда и его положения относительно источников. При фиксированной величине заряда q, покоящегося в заданном электростатическом поле, эта сила зависит только от его координат (x,y,z). Напряженностью электрического поля называется сила, действующая со стороны электромагнитного поля на пробный заряд q, покоящийся в точке (x,y,z), отнесенная к величине этого заряда:

. (1.2.1)

mirznanii.com

ПАССИВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИООБЪЕКТОВ Электрическое поле создается электрическими

ПАССИВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БИООБЪЕКТОВ

Электрическое поле создается электрическими зарядами и заряженными частицами в пространстве

СВОБОДНЫЕ И СВЯЗАННЫЕ ЗАРЯДЫ

Хаотично движущиеся электроны Направленное движение зарядов СВОБОДНЫЕ ЗАРЯДЫ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ СВОБОДНЫХ ЗАРЯДОВ ПОД ДЕЙСТВИЕМ ПОЛЯ СОЗДАЕТ ТОК ПРОВОДИМОСТИ

ПЕРЕМЕЩЕНИЕ СВЯЗАННЫХ ЗАРЯДОВ СОЗДАЕТ ТОКИ СМЕЩЕНИЯ СВЯЗАННЫЕ ЗАРЯДЫ

В результате поляризации на поверхности вещества появляются связанные заряды

Вектор напряженности электрического поля, создаваемого связанными зарядами на поверхности диэлектрика, направлен внутри диэлектрика противоположно вектору напряженности внешнего электрического поля, вызывающего поляризацию

Слева: Совокупность микроскопических диполей в среде образуют один макроскопический дипольный момент. При этом внутри среды все заряды скомпенсированы. Справа: Совокупность микроскопических циркулярных токов в среде эквивалентна макроскопическому току, циркулирующему вдоль границы. При этом внутри среды все токи скомпенсированы

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИВЫХ ТКАНЕЙ Биологические ткани – композиционные среды, т.к. имеют элементы со свойствами как проводников, так и диэлектриков.

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ - свойство живого тела пропускать электрический ток под воздействием электрического поля. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ обусловлена наличием свободных зарядов в ткани. Существенно зависит от содержания в ткани воды. 0,02 – 0,03 См/м Воды 15% До 1 См/м Воды 70 – 80%

ВИДИМОЕ ОТКЛОНЕНИЕ ОТ ЗАКОНА ОМА ПРИ ПРОПУСКАНИИ ПОСТОЯННОГО ТОКА ЧЕРЕЗ БИООБЪЕКТ I

ПОЛЯРИЗАЦИЯ - процесс перемещения связанных зарядов под действием внешнего электрического поля и создание вследствие этого ЭДС, направленной против внешнего поля. Явление поляризации наиболее выражено при измерении сопротивления на постоянном токе.

ВИДЫ ПОЛЯРИЗАЦИИ

ЭЛЕКТРОННАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ упругое смещение электронных орбит относительно ядер в атомах и молекулах под действием внешнего электрического поля.

ИОННАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ Упругое смещение противоположно заряженных ионов в узлах кристаллической решетки. Присутствует в кристаллических веществах. Ионная и электронная поляризации происходят без потерь энергии.

ДИПОЛЬНАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ Полярные молекулы имеют несимметричное строение. Центры тяжести разноименных зарядов у них не совпадают, и поэтому в отсутствие внешнего электрического поля эти молекулы представляют собой диполи.

ДИПОЛЬНАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ МАКРОСТРУКТУРНАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ

Электролитическая поляризация связана с поляризацией электродов, опущенных в раствор электролита при пропускании через них тока.

ВРЕМЯ РЕЛАКСАЦИИ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ПОЛЯРИЗАЦИИ Электронная 10 -16 – 10 -14 с Ионная 10 -16 – 10 -12 с Дипольная 10 -13 – 10 -7 с Макроструктурная 10 -8 – 10 -3 с Электролитическая до нескольких секунд

Структурные уровни поляризации

СОПРОТИВЛЕНИЕ БИООБЪЕКТОВ ПЕРЕМЕННОМУ ТОКУ

При воздействии переменным электрическим полем на биообъекты были выявлены следующие закономерности: сопротивление биологических структур переменному току ниже, чем постоянному току; сопротивление не зависит от величины тока, если эта величина не превышает физиологическую норму; на фиксированной частоте тока сопротивление биологической структуры постоянно, если не изменяется его физиологическое состояние;

сопротивление существенно изменяется при изменении физиологического состояния, например при гибели (отмирании) сопротивление падает на несколько порядков; электропроводность биологических объектов с увеличением частоты увеличивается; дисперсия электропроводности, как и способность к поляризации, присущи только живым клеткам.

СТАТИЧЕСКАЯ ЕМКОСТЬ (емкость плоского конденсатора) ЕМКОСТЬ характеризует способность проводника накапливать заряд q – заряд проводника U – напряжение

КОЛИЧЕСТВО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА НАПРЯЖЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В РАЗНЫЕ МОМЕНТЫ ВРЕМЕНИ t t ПОЛЯРИЗАЦИОННАЯ ЕМКОСТЬ

Поляризационная емкость различных биологических структур достигает больших величин - от 0,1 мкф/ см2 до 10 мкф/ см2 и более. Например, самая высокая поляризационная емкость у мышечных фибрилл краба, она достигает 40 мкф/см2. Высокая поляризационная емкость - характерное свойство живых неповрежденных клеток и их биомембран.

ИМПЕДАНС – СУММАРНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ОБЪЕКТА R –АКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ X – РЕАКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ X

ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ ОМИЧЕСКОГО И ЕМКОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ ПРИ ПАРАЛЛЕЛЬНОМ СОЕДИНЕНИИ ОМИЧЕСКОГО И ЕМКОСТНОГО СОПРОТИВЛЕНИЙ

ДИСПЕРСИЯ ИМПЕДАНСА – зависимость суммарного сопротивления от частоты переменного тока

ДИСПЕРСИЯ ИМПЕДАНСА ПРИ ОТМИРАНИИ ТКАНИ

ДИСПЕРСИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ Диэлектрическая проницаемость  показывает, во сколько раз уменьшится кулоновское взаимодействие зарядов, не испытывающих обратного влияния среды, при переносе их из вакуума в данную среду. Например,  воды равно 80.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ

Определение коэффициента Тарусова позволяет объективно оценить способы консервации, условий и сроков хранения различных тканей, предназначенных для трансплантации. Определение жизнеспособности трансплантатов

present5.com

Электрическое поле :: Класс!ная физика

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

В пространстве вокруг электрического заряда существует электрическое поле.Электрическое поле можно изобразить графически с помощью силовых линий электрического поля, которые имеют направление.

Электрическое поле положительного заряда.	Электрическое поле отрицательного заряда

Электрическое поле заряда действует с некоторой силой F эл на всякий другой заряд, помещенныйв поле данного заряда.

Сила с которой электрическое поле действует на внесенный в него заряд, называется электрической силой. Она направлена всегда вдоль силовых линий электрического поля. Действие электрического поля зависит от растояния, чем меньше растояние до заряда, образующего поле, тем сильней дейсвие поля (тем больше электрическая сила).

ЭТО ИНТЕРЕСНО !

А так выглядит электрическое поле двух разноименных зарядов:

И для интересующихся - электрическое поле четырех электрических зарядов:

____

От действия электрического поля на тело можно защититься металлическим экраном, т.к. внутри него поле отсутствует!

ДОМАШНИЕ ОПЫТЫ

... по парению пушинки в электрическом поле.

Если наэлектризовать трением пластмассовую линейку, сделать из ваты очень маленькую пушинку и положить её на линейку, то часть электрического заряда линейки при касании передастся пушинке. Линейка и пушинка зарядятся одноименно. Поднимите линейку и сдуйте пушинку вверх. Если затем подставить снизу линейку, то можно наблюдать за ее парением в электрическом поле линейки. На пушинку действуют одновременно сила тяжести и отталкивающая электрическая сила. Если сила тяжести больше силы отталкивания, пушинка сядет на линейку. Сдуйте ее и повторите опыт, сообщая прикосновениями к линейке всё больший заряд пушинке. Вы сможете добиться парения пушинки. При парении пушинки силы, действующие на неё, уравновешены.

... по защите от электрических полей.

Наэлектризуйте пластмассовый предмет и поместите его на небольшом расстоянии от банки самодельного электроскопа. Лепестки электроскопа разойдутся из-за электризация через влияние. На электроскоп наденьте экран - металлическую кастрюлю. Рука должна быть изолирована от металла! Лепестки электроскопа вновь сомкнутся. Электрическое поле исчезло! Если снять кастрюлю, то лепестки электроскопа снова разойдутся.

ЧТО БУДЕТ, ЕСЛИ ... ?

… если два заряда, равные по величине, но противоположные по знаку, поместить на один и тот же проводник, то каждый из них создаст свое электрическое поле. Но заряды могут располагаться так, что их суммарное поле будет равно нулю.

А СООБРАЗИТЬ "СЛАБО"?

Как при помощи отрицательно заряженной палочки узнать неизвестный знак заряда электроскопа?

ВО КАК !

Даже самые сильные электрические поля, получаемые в лабораториях, в сотни тысяч раз уступают полю ядра атома в области электронной оболочки.

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ?

В нашей атмосфере действуют сильные электрические поля. Земля заряжена обычно отрицательно, а низ облаков – положительно. Воздух, которым мы дышим, содержит заряженные частицы – ионы. Содержание ионов в воздухе меняется в зависимости от времени года, чистоты атмосферы и от метеорологических условий. Вся атмосфера пронизана этими частицами, находящимися в непрерывном движении, причем преобладают то положительные, то отрицательные ионы. Как правило, только  положительные ионы отрицательно действуют на здоровье человека. Большое их преобладание в атмосфере вызывает неприятные ощущения. 

___

Личинки мух двигаются в направлении силовых линий наведенного электрического поля. Это используют, удаляя их из съедобных продуктов.

___

Кусты и деревья являются мощным экраном, который сдерживает проникновение электронаводок.

"ЖИВОЕ" ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Первое упоминание об электрических рыбах датируется более чем 5000 лет назад. На древних египетских нагробьях изображен африканский электрический сом.

Египтяне полагали, что этот сом является "защитником рыб" - рыбак, вытаскивающий сеть с рыбой, мог получить приличный электрический разряд и выпустить сеть из рук, отпустив весь пойманный улов назад в реку.

«Электрическое « зрение рыб.

Рыбы с помощью электрических органов обнаруживают в воде посторонние предметы. Некоторые рыбы все время генерируют электрические импульсы. Вокруг их тела в воде текут электрические токи. Если в воду поместить посторонний предмет, то электрическое поле искажается и электрические сигналы, поступающие на чувствительные электрорецепторы рыб меняются. Мозг сравнивает сигналы от многих рецепторов и формирует у рыбы представление о размерах, форме и скорости движения предмета.___

Наиболее известные электрические охотники - это скаты. Скат наплывает на жертву сверху и парализует ее серией электрических разрядов. Однако его «батареи» разряжаются , и на подзарядку ему требуется некоторое время.

___

Самым сильным электрическим разрядом обладают пресноводные рыбы, называемые электрическими угрями. Молодые 2-сантиметровые рыбки вызывают легкое покалывание, а взрослые особи, достигающие двухметровой длины, способны более 150 раз в час генерировать разряды напряжением 550 вольт с силой тока в 2 ампера. У южноамериканского угря напряжение тока при разряде может достигать 800 В.

Древние греки и римляне (500 д.н.э.-500 н.е.) знали об электрическом скате. . Плиний в 113 н.э. описывал, как скат использует "магическую силу" для того, чтобы обездвижить свою добычу. Греки знали, что "магическая сила" может передаваться через металлические предметы, например, копья, которыми они охотились на рыб.

__

Ни в коем случае не берите скатов в руки. Если вы охотитесь на рыбу с гарпуном, смотрите не попадите в электроската - вынимая оружие из его тела, вы переживёте не самые приятые ощущения. Если электроскат попался в трал или сеть, брать его нужно руками в толстых резиновых перчатках либо специальным крючком с изолированной ручкой.

Живые часы.

Африканская рыба гимнархе посылает в окружающую среду электрические сигналы, продолжительность которых настолько точна и периодична, что может сравниться с кварцевым осциллятором. Француз ский инженер А. Флорион обработал сигналы, которые издает рыба, и получил оригинальные «рыбные» биоэлектрические часы. Они могут «ходить» 15 лет, надо лишь ежедневно кормить рыбку.

___

Рыбы, обладающие электрическими органами (акулы и скаты) способны обнаружить добычу по работе её сердца, в этом случае регистрируются электрическое поле, которое создает работающее сердце рыбы-добычи.

Рыбы-электроищейки.

Некоторые рыбы, пытаясь спастись, зарываются в песок и замирают там. Но и у них нет никаких шансов, поскольку пока они живы, их тела генерируют электрические поля, которые улавливает, например, своей необычной головой акула-молот, бросающаяся, как кажется, прямо на пустой грунт и вытаскивающая из него бьющуюся жертву.

___

Скаты могут обнаруживать лакомых для них крабов по их электрическим полям, а сомы могут обнаружить даже электрополя, создаваемые закопавшимися в грунт червями. Акула, реагируя на электрическое поле, тоже может очень точно напасть на камбалу, зарывшуюся в песок.

Электрические органы акул и скатов отличаются очень высокой чувствительностью: рыбы реагируют на эл. поля напряженностью 0,1 мкВ/см.

___

Электрические рыбы используют электрические сигналы для общения между собой. Они оповещают других особей, что данная территория занята или, что ими обнаружена пища. Есть электрические сигналы: «вызываю на бой « или «сдаюсь». Все эти сигнали хорошо принимаются рыбами на расстоянии порядка 10 метров.

Другие страницы по темам физики за 8 класс:

К 1 сентября! Проверочный тестТепловое движение. Температура Внутренняя энергия. Способы изменения внутренней энергии Теплопередача. Теплопроводность Конвекция Излучение Теплопередача в природе и технике Количество теплоты Нагревание и охлаждение телЭнергия топлива Агрегатные состояния вещества Плавление кристаллических тел Отвердевание кристаллических тел Парообразование. Испарение Кипение Конденсация Влажность воздуха Работа газа и пара при расширении. ДВС Паровая турбина. КПД теплового двигателяДва рода зарядов. Электроскоп Проводники и диэлектрикиЭлектрическое поле Источники тока Электрические цепи Действия электрического тока Сила тока Напряжение Измерения силы тока и напряжения Электрическое сопротивление Закон Ома для участка цепи Соединение проводников Работа и мощность электрического тока Короткое замыкание. Предохранители Магнитное полеМагнитное поле прямого проводника. Магнитные линииМагнитное поле катушки с током. ЭлектромагнитПостоянные магнитыМагнитное поле Земли Действие магнитного поля на проводник с током. Электродвигатель Плоское зеркало

Смотри еще страницы по теме «Электричество»:А вы об этом знаете? Легенды об янтаре"Круглая" загадкаЗвезды ДиоскуровОгни святого ЭльмаО полярных сиянияхЭлектризатор в сутанеЧудо природы-шаровая молнияЖизнь среди молнийИзобретение лейденской банкиИзобретатель громоотводов Б.ФранклинГальвани-воскреситель из мертвыхА.Вольта и монеты во рту"Лошадиная" аварияЭлектрические фонтаны Гастона Планте

class-fizika.narod.ru

---

• 
  Электроэнергия одн
• 
  Виды диоды
• 
  Температурный график отопления рб
• 
  Освещение в спальне над кроватью
• 
  Крепление кабельных лотков
• 
  Как рассчитывается вода если нет счетчиков
• 
  Классификация методов контроля изоляции
• 
  Удельное сопротивление в чем измеряется
• 
  Электростанция мобильная солнечная
• 
  Монтаж внутренней электропроводки в частном доме своими руками
• 
  Предохранитель главный