Электрическое поле статическое: Электростатическое поле и его характеристики

Статические, электрические и электромагнитные поля — Студопедия

Статическое электричество — это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ, материалов, изделий или на изолированных проводниках.

На предприятиях заряды статического электричества образуются при работе фотонаборных, печатных, лакировальных и других машин; движении

красок глубокой печати и огнеопасных жидкостей (бензин, толуол) по трубопроводам; движении пылевоздушных смесей в вентиляционных воздуховодах; движении бумажных отходов в системах пневмотранспорта; сталкивании листов; при прессовке пленки; работе ременных передач и т.п.

При движении бумаги во время печатания на ее поверхности накапливаются заряды статического электричества, что приводит к слипанию листов и прилипанию бумаги к металлическим частям. Этонарушаеттехнологический процесс, снижает производительность труда и качество продукции.

Заряды статического электричества могут накапливаться и на теле человека (при работе или контакте с наэлектризованными материалами и изделиями). Высокое поверхностное сопротивление тканей человека затрудняет стекание зарядов, и человек может длительное время находиться под большим потенциалом.

Систематическое воздействие электростатического поля повышенной напряженности отрицательно влияет на организм человека. Оно может вызывать функциональные изменения центральной нервной, сердечно-сосудистой и других систем организма. Поэтому предельно допустимую интенсивность электростатического поля на рабочих местах нормируют. Нормативы, содержащиеся в документе «Санитарно-гигиенические нормы допустимой напряженности электростатического поля», распространяются на электрические поля, создаваемые легко электризующимися материалами и изделиями, а также электроустановками постоянного тока высокого напряжения.

Предельно допустимая напряженность электростатического поля на рабочих местах не должна превышать 60 кВ/м при воздействии до 1 ч; при воздействии его свыше 1 ч и до 9 ч значение определяют по формуле (t — время воздействия, ч). Указанные нормативные значения при напряженности электростатического поля свыше 20 кВ/м соблюдают при условии, что в

остальное время рабочего дня напряженность не превышает 20 кВ/м.

Основная опасность процесса электризации в производственных условиях состоит в возможности возникновения пожаров и взрывов.

Разность потенциалов между двумя разноименно заряженными телами в результате электростатической электризации может достигать 10 кВ и более. При определенных условиях (сухой чистый воздух) электрические заряды сохраняются длительное время, а при быстром разряде в результате пробоя воздушного промежутка между заряженнымителами (например, присближении их) возникает искровой разряд, который может быть причиной воспламенения горючих веществ. Бензол, бензин воспламеняются от электрического разряда, возникающего при разности потенциалов до 1000 В, а горючие пыли — до 5000 В (при условии достаточной энергии искры, зависящей также и от величины заряда).

Одна из мер, препятствующих накоплению и сохранению электрических зарядов, — увеличение электропроводности воздуха, например, его увлажнение.

Наиболее простой и эффективный метод борьбы с накоплением зарядов статического электричества — заземление производственного оборудования, трубопроводов, вентиляционных воздуховодов и емкостей. Заземляющие устройства должны иметь сопротивление не более 100 Ом. В ряде установок применяется искусственная ионизация сухого воздуха в зоне образования зарядов (нейтрализация зарядов).

Работа нейтрализаторов статического электричества основана на разных принципах.

Индукционные нейтрализаторы могут быть с остриями и проволочные. Их действие основано на использовании заряженного электрода, на поверхности которого образуется тлеющий разряд. Заряд возникает при наличии острия или тонкой проволоки, около которых резко возрастает напряженность неоднородного электрического поля. Этот постоянно действующий разряд ионизирует окружающий воздух, делая его

электропроводным. Индукционные нейтрализаторы характеризуются высокой ионизирующей способностью, но они начинают действовать лишь в случае, когда напряжение на электродах достигает нескольких киловольт.

Радиоизотопные нейтрализаторы представляют собой излучатели радиоактивных частиц, которые обладают свойством ионизировать воздух. Для местной ионизации воздуха используют — и -излучения. Широкое применение в радиоизотопных ионизаторах получил плутоний — 239. Ондостаточно эффективен на расстоянии до 40 мм от поверхности источника излучения. Радиоизотопные нейтрализаторы просты по конструкции, не требуютисточника электропитания, имеют длительный срок службы и удобны в эксплуатации. Нейтрализатор представляет собой металлический контейнер, в котором находится источник излучения. Контейнер создает необходимое экранирование и позволяет регулировать направление излучения.

В качестве индивидуальных средств защиты от электростатических зарядов можно использовать антистатическую обувь, антистатические халаты и др.

Применение в промышленности систем, связанных с генерированием, передачей и использованием энергии электромагнитных колебаний, сопровождается возникновением электромагнитных полей (ЭМП), оказывающих вредное воздействие на организм человека.

Источниками их являются индукторы установок индукционного нагрева и сушильных устройств, высоковольтные линии электропередач, открытые распределительные устройства, устройства защиты и автоматики и т.д.

Такое поле характеризуется векторами напряженности электрического Е (В/м) и магнитного Н (А/м) полей. Распространение электромагнитных волн связано с переносом энергии в поле. Пространство около источника переменного электрического или магнитного полей делится на зону индукции и волновую зону.

При работе генераторов ВЧ и УВЧ излучаются волны длиной от

нескольких метров до нескольких километров, и на рабочем месте человек, как правило, оказывается в зоне индукции, под воздействием периодически изменяющихся электромагнитных полей. Зону индукции можно характеризовать как электрической, так и магнитной составляющими ЭМП.

Генераторы СВЧ излучают электромагнитные волны длиной менее 1 м, и рабочие места находятся всегда в волновой зоне. В диапазоне частот 300 МГц — 300 ГГц ЭМП распространяется в виде бегущей волны. В этом диапазоне для количественной оценки облучения ЭМП принята интенсивность облучения, выраженная в величинах плотности потока энергии (ППЭ) в пространстве. ППЭ — энергия, проходящая за 1 с через 1 м2 (1см2) поверхности. Она выражаетсяв ваттах на квадратный метр (Вт/м2) или в микроваттах на квадратный сантиметр (мкВт/см2).

Степень вредного воздействия ЭМП на человека зависит от напряженности электрического и магнитного полей, интенсивности потока энергии, продолжительности действия, длины волны источника, а также от индивидуальных особенностей организма.

Систематическое воздействие на человека ЭМП низкой частоты может вызвать изменения деятельности нервной и сердечно-сосудистой систем, а также некоторые изменения в составе крови, особенно выраженные при высокой их напряженности.

Биологическое действие таких полей более высоких частот связано в основном с их тепловым и аритмическим эффектом. Поля ВЧ и УВЧ создают в тканях высокочастотные ионные потоки, нагревающие их. Такое явление наблюдается также при очень интенсивном облучении электромагнитными волнами СВЧ. Тепловое действие характеризуется общим повышением температуры тела или местным нагревом тканей, что особенно опасно для органов со слабой терморегуляцией (мозг, глаза, почки). Облучение глаз сантиметровыми волнами (от 1 до 20 см) может повысить температуру в задней части хрусталика, что вызывает его помутнение (катаракту).

Кроме теплового, микроволны высокочастотного поля оказывают на человека внетермическое биологическое воздействие. Биологическая активность ЭМП возрастает с уменьшением длины волны, самая высокая активность ЭМП — в области СВЧ.

Постоянное воздействие ЭМП умеренной интенсивности влияет на биофизические процессы в клетках и тканях, поражает центральную нервную и сердечно-сосудистую системы. Человек чувствует себя уставшим, появляются необоснованная раздражительность, периодические головные боли, нарушается сон. Нередки жалобы на потливость, ослабление памяти, боли в области сердца, одышку. Функциональные изменения, вызванные биологическим воздействием электромагнитных полей, обратимы. Если исключить воздействие излучения, болезненные явления исчезают.

К работе на высокочастотных установках допускаются лица не моложе 18 лет. Не реже одного раза в год они должны проходить медицинский осмотр. Люди с органическими заболеваниями центральной нервной системы, заболеваниями нервно-психической формы и эндокринно-вегетативными сердечно-сосудистыми заболеваниями, а также заболеваниями легких к работе на таких установках не допускаются.

В зависимости от диапазона частот в основу гигиенического нормирования электромагнитных излучений положены разные принципы. Критерием безопасности для человека, находящегося в электрическом поле промышленной частоты, является напряженность этого поля, а гигиенические нормы установлены ГОСТ 12.1.002-84. Нормируется время пребывания человека в электрическом поле в зависимости от напряженности (табл. 6)

Таблица 6. Допустимая напряженность и продолжительность пребывания человека в электрическом поле без средств защиты

Эти нормы обеспечивают безопасность при условии, что в остальное время суток человек не подвергается воздействию ЭП напряженностью больше 5 кВ/м, а также исключена возможность воздействия на организм человека электрических разрядов.

В диапазоне частот 60 КГц — 300 МГц нормируются напряженности магнитной и электрической составляющих ЭМП. Они установлены ГОСТ 12.1.006-84 «ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля».Интенсивность электромагнитного поля на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, связанного с воздействием ЭМП, не должны превышать следующих значений:

по электрической составляющей (В/м):

50 — для частот 60 КГц — 3 МГц;

20 — для частот 3 МГц — 30 МГц;

10 — для частот 30 КГц — 50 МГц;

5 — для частот 50 КГц — 300 МГц;

по магнитной составляющей (А/м):

5 — для частот 60 КГц — 1,5 МГц;

0,3 — для частот 30 МГц — 50 МГц.

Интенсивность электромагнитного поля в диапазоне частот 300 МГц — 300 ГГц на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, связанного с воздействием ЭМП, оценивается плотностью потока энергии. В этом случае предельно допустимую плотность потока энергии ЭМП устанавливают, исходя из допустимого значения энергетической нагрузки на организм человека и продолжительности пребывания его в зоне облучения. Однако во всех случаях она не должна превышать 10(Вт/м2) , а при наличии

рентгеновского излучения или высокой температуры воздуха в рабочих помещениях (выше 28С) — 1(Вт/м2) .

Соблюдение предельно допустимых значений ЭМП контролируют измерением напряженности и плотности потока энергии ЭМП на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, подвергающегося в условиях производства воздействию ЭМП. Контроль следует проводить периодически не реже одного раза в год, а также при приеме в эксплуатацию новых и при внесении изменений в конструкцию действующих установок, после ремонта, перестройки схемы и при организации новых рабочих мест. Измерения делают при наибольшей используемой мощности источника ЭМП.

Способы защиты работающих выбирают в зависимости от рабочего диапазона частот, характера выполняемых работ, напряженности и плотности потока энергии ЭМП и необходимой эффективности.

Для защиты от воздействия ЭМП используют следующие способы и средства:

-уменьшение напряженности и плотности потока энергии ЭМП при использовании согласованных нагрузок и поглотителей мощности;

-экранирование рабочего места и удаление его от источника ЭМП;

-экранирование источника ЭМП, рациональное размещение оборудования;

-использование предупреждающей сигнализации и средств индивидуальной защиты;

-рациональные режимы работы оборудования и обслуживающего персонала.

В средствах защиты от электромагнитных излучений используют явления отражения и поглощения энергии излучателя, применяя различные экраны и поглотители.

Экраны изготовляют из листовой стали или алюминия толщиной не менее 0,5 мм. Стыки в экранах должны иметь надежный контакт. Шов выполняется

сваркой, пайкой или точечной электросваркой с шагом 50-100 мм в зависимости от мощности источника ЭМП. Смотровые окна и другие технологические отверстия следует экранировать густой металлической сеткой с ячейками не более 44 мм. Экран необходимо заземлять.

Фидерные двухпроводные линии, подводящие ток к рабочим контурам,надо экранировать стальными или алюминиевыми трубами. При использовании для фидерных линий коаксиального провода экранирование не требуется. Индукторы и конденсаторы также следуетэкранировать.

Для небольшого ослабления излучений и при ультравысоких частотах используют сетчатые экраны из цветных металлов.

Чтобы уменьшить отражение электромагнитных излучений, стены и потолок покрывают специальной краской или поглощающими материалами. Для увеличения экранирующей способности помещений стены и перекрытия покрывают металлическими сетками и листами.

Индивидуальными средствами защиты от электромагнитного излучения служат халаты, комбинезоны, защитные очки и др. Материал для халатов и комбинезонов — специальная радиотехническая ткань, в структуре которой тонкие металлические нити образуют сетку. Для защиты глаз служат специальные радиозащитные очки ЗП5-90 (ОРЗ-5). Стекла очков покрыты полупроводниковым оловом, прозрачным для света, но ослабляющим электромагнитную энергию.

Электростатическое поле, напряженность и электростатический диполь

Электрическое поле, которое окружает заряд, это реальность, независящая от нашего желания что-либо изменить и как-то повлиять на это. Отсюда можно сделать вывод, что электрическое поле является одной из форм существования материи, так же как и вещество.

Электрическое поле зарядов, находящихся в состоянии покоя, называют электростатическим. Чтобы обнаружить электростатическое поле определенного заряда нужно внести в его поле другой заряд, на который будет действовать определенная сила в соответствии с законом Кулона. Однако без наличия второго заряда электростатическое поле первого заряда существует, но никак себя не проявляет.

Напряженностью Е характеризуют электростатическое поле. Напряженность в некоторой точке электрического поля – физическая величина, которая равна силе, действующей на помещенный в определенную точку поля единичный положительный покоящийся заряд, и направленная в сторону действия силы.

Если в электрическое поле, создаваемое  зарядом q, внести «пробный» положительный точечный заряд q_пр, то по закону Кулона на него будет действовать сила:

Если в одну точку поля помещать различные пробные заряды q^/_пр,  q^//_пр и так далее, то на каждый из них будут действовать различные силы, пропорциональные величине заряда. Отношение F/q_пр для всех зарядов, вносимых в поле, будет идентичным, а также будет зависеть лишь от q и r, определяющих электрическое поле в данной точке. Данную величину можно выразить формулой:

Если предположить, что q_пр = 1, то E = F. Отсюда делаем вывод, что напряженность электрического поля является его силовой характеристикой. Из формулы (2) с учетом выражения кулоновской силы (1) следует:

Из формулы (2) видно, что за единицу напряженности принимается напряженность в определенной точке поля, где на единицу заряда будет действовать единица силы. Поэтому в системе СГС единицей напряженности является дин/СГС_q, а в системе СИ будет Н/Кл. Соотношение между приведенными единицами называют абсолютной электростатической единицей напряженности (СГС_Е):

Вектор напряженности направлен от заряда вдоль радиуса при образующем поле положительном заряде q+, а при отрицательном – q – по направлению к заряду вдоль радиуса.

Если электрическое поле образовано несколькими зарядами, то силы, которые будут действовать на пробный заряд, складываются по правилу сложения векторов. Поэтому напряженность системы, состоящей из нескольких зарядов, в данной точке поля будет равна векторной сумме напряженностей каждого заряда в отдельности:

Данное явление носит название принцип суперпозиции (наложения) электрических полей.

Напряженность в любой точке электрического поля двух точечных зарядов – q₂ и +q₁ можно найти использовав принцип суперпозиции:

По правилу параллелограмма будет происходить сложение векторов Е₁ и Е₂. Направление результирующего вектора Е определяется построением, а его абсолютная величина может быть вычислена с использованием формулы ниже:

Где α – угол между векторами Е₁ и Е₂.

Давайте рассмотрим электрическое поле, которое создает диполь. Электрический диполь – это система равных по величине (q = q₁ = q₂), но противоположных по знаку зарядов, расстояние между которыми очень мало, если сравнивать с расстоянием до рассматриваемых точек электрического поля.

Электрический дипольный момент p, являющийся основной характеристикой диполя и определяемый как вектор, направленный от отрицательного заряда к положительному, и равный произведению плеча диполя l на заряд q:

Также вектором является плечо диполя l, направленным от отрицательного заряда к положительному, и определяет расстояние между зарядами. Линия, которая проходит через оба заряда, носит название – ось диполя.

Давайте определим напряженность электрического поля в точке, которая лежит на оси диполя по середине (рисунок ниже а)):

В точке В напряженность Е будет равна векторной сумме напряженностей Е^/ и Е^//, которые создаются положительными и отрицательными зарядами но отдельности. Между зарядами –q и +q векторы напряженностей Е^/ и Е^// направлены в одну сторону, поэтому по абсолютной величине результирующая напряженность Е будет равна их сумме.

Если же нам необходимо найти Е в точке A, лежащей на продолжении оси диполя, то в разные стороны будут направлены вектора Е^/ и Е^//, соответственно по абсолютной величине результирующая напряженность будет равна их разности:

Где r – расстояние между точкой, которая лежит на оси диполя и в которой происходит определение напряженности, и средней точкой диполя.

В случае r>>l, величиной (l/2) в знаменателе можно пренебречь, тогда получим следующее соотношение:

Где p – момент электрический диполя.

Данная формула в системе СГС примет вид:

Теперь нужно вычислить напряженность электрического поля в точке С (рисунок выше б)), лежащей на перпендикуляре, восстановленном из средней точки диполя.

Так как r₁ = r₂, то будет иметь место равенство:

В точке С вектор результирующей напряженности по абсолютной величине будет равен:

Так как r>>l, то можно считать r₁ ≈ r, тогда представленную выше формулу можно записать в другом виде:

Напряженность диполя в произвольной точке можно определить по формуле:

Где α – угол между плечом диполя l и радиус-вектором r, r – расстояние от точки, в которой определяется напряженность поля, до центра диполя, р – электрический момент диполя.

Пример

На расстоянии R = 0,06 м друг от друга находятся два одинаковых точечных заряда q₁ = q₂ = 10^-6 Кл (рисунок ниже):

Необходимо определить напряженность электрического поля в точке А, которая расположена на перпендикуляре, восстановленном в центре отрезка, который соединяет заряды, на расстоянии h = 4 см от этого отрезка. Также нужно определить напряженность и в точке В, находящейся на середине отрезка,  который соединяет заряды.

Решение

По принципу суперпозиции (наложением полей) определяется напряженность поля Е. Таким образом, векторной (геометрической) суммой определяется Е, создаваемых каждым зарядом в отдельности: Е = Е₁ + Е₂.

Напряженность электрического поля первого точечного заряда равна:

Где q₁ и q₂ – заряды, образующие электрическое поле; r – расстояние от точки, в которой вычисляется напряженность, до заряда; ε₀ – электрическая постоянная; ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды.

Для определения напряженности в точке В сначала нужно построить векторы напряженности электрических полей от каждого заряда. Поскольку заряды положительны, то векторы Е^/ и Е^// будут направлены от точки В в разные стороны. По условию q₁ = q₂:

Это значит, что в средине отрезка напряженность поля равна нулю.

В точке А необходимо произвести геометрическое сложение векторов Е₁ и Е₂. В точке А напряженность будет равна:

Электрическое поле. Свойства электрического поля. — Студопедия

Электрическое поле – это особая форма материи которая создаётся электрическими зарядами (заряженными телами) и которую можно обнаружить по взаимодействию электрических зарядов (заряженных тел).

Свойства электрического поля:

1. Оно материально, т.е. существует независимо от нас и наших знаний о нём.

2. Оно создаётся электрическими зарядами (заряженными телами)

3. Оно обнаруживается по взаимодействию электрических зарядов (заряженных тел)

4. Оно действует на электрические заряды (заряженные тела) с некоторой силой.

5. Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться по его действию и с помощью приборов.

6. Электрическое поле является одной из составляющих единого электромагнитного поля и проявлением электромагнитного взаимодействия.

7. 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.

8. Энергетической характеристикой поля является потенциал.

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.

В Международной системе единиц (СИ) единицей потенциала является вольт (В): 1 В = 1 Дж / 1 Кл.

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ — Большая Медицинская Энциклопедия

ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ (синоним статическое электрическое поле) — электрическое поле неподвижных (статических) электрических зарядов. Электростатическое поле представляет собой особую форму электрического поля, которое в общем случае является составляющей электромагнитного поля (см.). Электростатическое поле, возникающее в результате скопления электрических зарядов на поверхности тела человека, обладает неспецифическим действием на организм. В основе этого действия, как полагают, лежит нейрорефлекторный механизм (см. Статическое электричество), однако определенного заболевания электростатическое поле у человека не вызывает.

Силовой характеристикой электростатического поля, как и электрического поля, является напряженность (Е) — векторная величина, численное значение к-рой равно отношению силы (F), действующей в данной точке поля на точечный положительный заряд, к величине (q) этого заряда : Е = F/q.

Направление напряженности электростатического поля совпадает с направлением этой силы. Как и электрическое поле, элекстростатическое поле условно представляется силовыми линиями, направление касательных к которым совпадает с направлением вектора напряженности электростатического поля в тех же точках поля. Силовые линии электростатического поля ориентированы от положительного заряда к отрицательному, их конфигурация зависит от формы поверхностей, на которых расположены заряды.

Энергетической характеристикой электростатического поля является потенциал φ, который в каждой данной точке поля равен отношению потенциальной энергии (П) взаимодействия заряда с электростатического поля к величине этого заряда: φ = П/q.

Практическое значение имеет разность потенциалов, или напряжение (U), между двумя точками поля: U = φ₁ — φ₂ равная отношению работы (А), совершаемой силами поля при перемещении точечного положительного заряда из одной точки электростатического поля в другую, к величине этого заряда: U = A/q. Значения потенциалов φ в различных точках электростатического поля можно представить в виде поверхностей одинакового потенциала (эквипотенциальные поверхности). Эквипотенциальные поверхности и силовые линии в каждой точке электростатического поля взаимно перпендикулярны.

Напряженность электростатического поля (Е) и его напряжение (U) связаны между собой отношением E=U/L , где L — расстояние вдоль силовой линии между точками электростатического поля, разность потенциалов между которыми равна U. Это отношение используется на практике для косвенного измерения напряженности электрического и электростатического полей. Единицей измерения является вольт на метр (в/м). Для однородного электростатического поля плоского конденсатора Е = U/d, где U — напряжение, приложенное к пластинам конденсатора, а d — расстояние между ними.

В помещенном в электростатическом поле диэлектрике (веществе, плохо проводящем электрический ток) происходит смещение зарядов в пределах атома вещества (см. Атом) или его молекулы (см.) либо так наз. поляризация, в результате которой на поверхности диэлектрика появляются связанные заряды и соответствующее им обратное поле, ослабляющее внешнее электростатическое поле (см. Поляризация). Способность любого диэлектрика к поляризации характеризуется его диэлектрической проницаемостью (см.).

В проводнике, находящемся в электростатическом поле, происходит перемещение свободных зарядов до тех пор, пока напряженность результирующего электростатического поля внутри проводника не станет равной нулю. В пространстве, ограниченном металлической сеткой, электростатическое поле отсутствует, что используют для как называемой электростатической защиты: при определенных обследованиях снятие электроэнцефалограммы и пр.), экспериментах или измерениях людей, животных и приборы помещают внутрь металлического проводника (сетки), который заземляют.

Человек постоянно находится под воздействием электростатического поля. Это вызвано естественными факторами (полный статический заряд Земли, составляющий 5,7*10^5 к, обусловливает вблизи поверхности Земли электростатического поля напряженностью около 130 в/м), производственными и бытовыми факторами (см. Статическое электричество), а также может быть вызвано некоторыми лечебными процедурами (см. Франклинизация).

Под действием электростатического поля происходит поляризация биологических структур, обладающих диэлектрическими свойствами, и некоторое перемещение ионов. Так как ткани человека в основном обладают выраженными электропроводящими свойствами, то внешнее электростатическое поле внутрь органов почти не проникает (см. Электропроводность биологических систем). Основное действие на человека внешнее электростатическое поле оказывает в связи с электрическими разрядами в окружающем воздухе и образованием аэроионов (см. Аэроионизация).

Библиогр.: Физические факторы в комплексном лечении я профилактике внутренних и нервных болезней, под ред. А. Н. Обросова, М., 1971.

См. также библиогр. к ст. Электромагнитное поле.

А. Н. Ремизов.

Немного теории о статическом электричестве

Следовательно, интенсивность проявления этого эффекта напрямую связана с амплитудой статического заряда и расстоянием между притягивающимися или отталкивающимися объектами. Притягивание и отталкивание происходят в направлении силовых линий электрического поля.

Если два заряда имеют одинаковую полярность – они отталкиваются, если противоположную – притягиваются. Если один из объектов заряжен, он будет провоцировать притягивание, создавая зеркальную копию заряда на нейтральных объектах.

3. Риск возникновения пожара

Риск возникновения пожара не является общей для всех производств проблемой. Но вероятность возгорания очень велика на полиграфических и других предприятиях, где используются легковоспламеняющиеся растворители.

В опасных зонах наиболее распространенными источниками возгорания являются незаземленное оборудование и подвижные проводники. Если на операторе, находящемся в опасной зоне, надета спортивная обувь или туфли на токонепроводящей подошве, существует риск, что его тело будет генерировать заряд, способный спровоцировать возгорание растворителей. Незаземленные проводящие детали машин также представляют опасность. Все, что находится в опасной зоне должно быть хорошо заземлено.
Нижеследующая информация дает краткое пояснение способности статического разряда провоцировать возгорание в легковоспламеняющихся средах. Важно, чтобы неопытные продавцы были заранее осведомлены о видах оборудования, чтобы не допустить ошибки в подборе устройств для применения в таких условиях.

Способность разряда провоцировать возгорание зависит от многих переменных факторов:

• типа разряда;
• мощности разряда;
• источника и энергии разряда;
• минимальной энергии воспламенения (МЭВ) легковоспламеняющейся среды;
• наличия легковоспламеняющейся среды (растворителей в газовой фазе, пыли или горючих жидкостей).

Типы разряда
Существует три основных типа — искровой, кистевой и скользящий кистевой разряды. Коронный разряд в данном случае во внимание не принимается, т.к. он отличается невысокой энергией и происходит достаточно медленно. Коронный разряд чаще всего неопасен, его следует учитывать только в зонах очень высокой пожаро- и взрывоопасности.

Искровой разряд в основном исходит от умеренно проводящего, электрически изолированного объекта. Это может быть тело человека, деталь машины или инструмент. Предполагается, что вся энергия заряда рассеивается в момент искрения. Если энергия выше МЭВ паров растворителя, может произойти воспламенение.
Энергия искры рассчитывается следующим образом: Е (в Джоулях) = 1/2 С U²

Кистевой разряд возникает, когда заостренные части деталей оборудования концентрируют заряд на поверхностях диэлектрических материалов, изоляционные свойства которых приводят к его накоплению. Кистевой разряд отличается более низкой энергией по сравнению с искровым и, соответственно, представляет меньшую опасность в отношении воспламенения.

Скользящий кистевой разряд происходит на листовых или рулонных синтетических материалах с высоким удельным сопротивлением, имеющих повышенную плотность заряда и разную полярность зарядов с каждой стороны полотна. Такое явление может быть спровоцировано трением или распылением порошкового покрытия. Эффект сравним с разрядкой плоского конденсатора и может представлять такую же опасность, как искровой разряд.

Мощность разряда
Если объект, имеющий энергию, не очень хорошо проводит электрический ток, например, человеческое тело, сопротивление объекта будет ослаблять разряд и понижать опасность. Для человеческого тела существует эмпирическое правило: считать, что любые растворители с внутренней минимальной энергией воспламенения менее 100 мДж могут воспламениться несмотря на то, что энергия, содержащаяся в теле, может быть выше в 2 – 3 раза.

Источник и энергия разряда
Величина и геометрия распределения заряда являются важными факторами. Чем больше объем тела, тем больше энергии оно содержит. Острые углы повышают мощность поля и поддерживают разряды.

Минимальная энергия воспламенения МЭВ
Минимальная энергия воспламенения растворителей и их концентрация в опасной зоне являются очень важными факторами. Если минимальная энергия воспламенения ниже энергии разряда, возникает риск возгорания.

4. Удар электрическим током

Вопросу риска статического удара в условиях промышленного предприятия уделяется все больше внимания. Это связано с существенным повышением требований к гигиене и безопасности труда.
Удар током, спровоцированный статическим электричеством, в принципе, не представляет особой опасности. Он просто неприятен, если только не вызывает резкой реакции отклонения от объекта удара.

Существуют две общие причины статического удара.

Наведенный заряд

Если человек находится в электрическом поле и держится за заряженный объект, например, за намоточную бобину для пленки, возможно, что его тело зарядится от наведенной индукции.

Заряд остается в теле оператора, если он находится в обуви на изолирующей подошве, до того момента, пока он не дотронется до заземленного оборудования. Заряд стекает на землю и поражает человека. Такое происходит и в случае, когда оператор дотрагивается до заряженных объектов или материалов – из-за изолирующей обуви заряд накапливается в теле. Когда оператор трогает металлические детали оборудования, заряд может стечь и спровоцировать электроудар.

При перемещении людей по синтетическим ковровым покрытиям порождается статический заряд при контакте между ковром и обувью. Электроудары, которые получают водители, покидая свою машину, провоцируются зарядом, возникшим между сиденьем и их одеждой в момент подъема. Решение этой проблемы – дотронуться до металлической детали автомобиля, например, до рамы дверного проема, до момента подъема с сиденья. Это позволяет заряду безопасно стекать на землю через кузов автомобиля и его шины.

Удар, спровоцированный оборудованием

Такой электроудар возможен, хотя происходит значительно реже, чем поражение, спровоцированное материалом.
Если намоточная бобина имеет значительный заряд, случается, что пальцы оператора концентрируют заряд до такой степени, что он достигает точки пробоя, и происходит разряд. Помимо этого, если металлический незаземленный объект находится в электрическом поле, он может зарядиться наведенным зарядом. По причине того, что металлический объект является токопроводящим, подвижный заряд разрядится в человека, который дотрагивается до объекта.

Вернуться к списку для выбора раздела.

VI. Оценка минимального заряда, достаточного для воспламенения опасных атмосфер

При определении эффективности применения антистатического ионизатора ЕХ1250 во взрывоопасной среде может возникнуть вопрос о количественной оценке остаточного статического поля на предмет возможности привести к воспламенению или взрыву в опасной атмосфере, возникающей в производственном процессе.

Увы, на этот вопрос вряд ли есть точный и однозначный ответ, так как степень опасности зависит от того, способен ли накопленный заряд генерировать электрическое поле с достаточным напряжением, чтобы сформировать пробой на материале с последующим разрядом, содержащим энергию, большую, чем минимальная энергия воспламенения горючей атмосферы данного процесса.

Конечно, различные виды разрядов требуют различных условий для их возникновения, например, искровой разряд, кистевой разряд и т.д.

Самый лучший международный источник информации по теме, касающейся статических опасностей — это руководство IEC60079-32-1, но и оно не дает никаких точных значений напряжений, но тем не менее в разделе 7.1.5. «Невоспламеняющие разряды при операциях с жидкостями» утверждает следующее:

Опасность воспламенения может возникнуть при гораздо более низких напряжениях (обычно от 5 до 10 кВ), если изолированные проводники, такие, как плавающие металлические объекты или неправильно закрепленные элементы, находятся в емкости, или если контейнер имеет изолирующую подложку без точки контакта для заземления находящейся в нем жидкости и наполняется жидкостью, которая имеет достаточную проводимость для создания разрядов.

Далее раздел A.3. «Электростатические разряды» дает описание статического разряда:

А.3.2. Искры

Искра — это разряд между двумя проводниками, жидкими или твердыми. Она характеризуется ярко выраженным световым каналом разряда, несущим ток высокой плотности. Газ ионизирован на всю длину канала. Разряд очень быстрый и вызывает резкий треск.

Искра происходит между двумя проводниками, когда напряженность поля между ними превышает электрическую напряженность атмосферы. Разница потенциалов между проводниками, необходимая для пробоя, зависит как от формы так и от расстояния между проводниками. Для сравнения: напряженность пробоя для поверхностей плоских или с большим радиусом искривления при расстоянии 10 мм или более между ними составляет 3 МВм^-1 (300 В на мм) в нормальном воздухе и увеличивается при увеличении расстояния.

Поскольку объекты, между которыми проскакивает искра, являются проводниками, преобладающая часть сохраненного заряда проходит через искру. В большинстве случаев на практике это рассеивает почти всю сохраненную энергию. Энергия искры между проводящим телом и проводящим заземленным объектом может быть вычислена по следующей формуле:

W = ½ Q V = ½ C V²,

где

• W — рассеянная энергия в джоулях,
• Q — количество заряда на проводнике в кулонах,
• V — его потенциал в вольтах,
• C — его емкость в фарадах.

Результатом расчета является максимальное количество энергии. Энергия искры будет меньше, если есть сопротивление в пути разряда на заземление. Типичные значения емкостей проводников даны в таблице ниже:

Исходя из того, что искра может возникать как между жидкими, так и твердыми проводниками, мы можем принять в качестве примерной оценки нижнего порога для разряда в 5-10 кВ, что очень приблизительно и не учитывает ни форму проводников, ни состав и концентрацию газовой смеси.

Также в заключение можно сказать, что фактическая возможность пожара или взрыва всегда зависит не только от напряжения, но и емкости проводника и минимальной энергии воспламенения окружающей атмосферы данного производственного процесса.

Вернуться к списку для выбора раздела.

Электростатическое поле и его характеристики

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 27Следующая ⇒

Все тела в природе способны электризоваться, т.е. приобретать электрический заряд. Наличие электрического заряда проявляется в том, что заряженное тело взаимодействует с другими заряженными телами. Имеются два вида электрических зарядов, условно называемых положительными и отрицательными. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются.

Электрический заряд является неотъемлемым свойством некоторых элементарных частиц. Заряд всех заряженных элементарных частиц одинаков по абсолютной величине и равен 1,6×10^–19 Кл. Носителем элементарного отрицательного электрического заряда является, например, электрон. Протон несет положительный заряд, нейтрон электрического заряда не имеет. Атомы и молекулы всех веществ построены из протонов, нейтронов и электронов. Обычно протоны и электроны присутствуют в равных количествах и распределены в веществе с одинаковой плотностью, поэтому тела нейтральны. Процесс электризации заключается в создании в теле избытка частиц одного знака или в их перераспределении (создании в одной части тела избытка заряда одного знака; при этом в целом тело остается нейтральным).

Взаимодействие между покоящимися электрическими зарядами осуществляется через особую форму материи, называемую электрическим полем. Всякий заряд изменяет свойства окружающего его пространства – создает в нем электростатическое поле. Это поле проявляет себя в силовом действии на любой электрический заряд, помещенный в какую-либо его точку. Опыт показывает, что отношение силы , действующей на точечный заряд q, помещенный в данную точку электростатического поля, к величине этого заряда для всех зарядов оказывается одинаковым. Это отношение называется напряженностьюэлектрического поляи является его силовой характеристикой:

(2.6.5)

Опытным путем установлено, что для электростатического поля справедлив принцип суперпозиции:электростатическое поле , порождаемое несколькими зарядами, равно векторной сумме электростатических полей , порождаемых каждым зарядом в отдельности:

. (2.6.6)

Заряды, помещенные в электростатическое поле, обладают потенциальной энергией. Опыт показывает, что отношение потенциальной энергии W положительного точечного заряда q, помещенного в данную точку поля, к величине этого заряда есть величина постоянная. Это отношение является энергетической характеристикой электростатического поля и называется потенциалом:

φ = W/q. (2.6.7)

Потенциал электростатического поля численно равен работе, которую совершают силы поля над единичным положительным зарядом при удалении его из данной точки в бесконечность. Единица измерения вольт (В). Две характеристики электростатического поля – напряженность и потенциал связаны между собой соотношением [ср. с выражением (2.6.4)]

(2.6.8)

Знак “минус” указывает, что вектор напряженности электрического поля направлен в сторону уменьшения потенциала. Отметим, что если в некоторой области пространства потенциалы всех точек имеют одинаковый потенциал, то

Электростатическое поле также можно изображать графически с помощью силовых линий и эквипотенциальных поверхностей.

Силовой линиейэлектрического поля называется воображаемая линия, касательная к которой в каждой точке совпадает с направлением вектора напряженности . Силовые линии электростатического поля оказываются разомкнутыми:они могут начинаться или заканчиваться только на зарядах либо уходить в бесконечность.

Для графического изображения распределения потенциала электростатического поля используют эквипотенциальные поверхности – поверхности, во всех точках которых потенциал имеет одинаковое значение.

Легко показать, что силовая линия электростатического поля всегда пересекает эквипотенциальную поверхность под прямым углом. На рисунке 10 представлены силовые линии и эквипотенциальные поверхности точечных электрических зарядов.

Рисунок 10 – Силовые линии и эквипотенциальные поверхности точечных зарядов

Магнитное поле

Опыт показывает, что подобно тому, как в пространстве, окружающем электрические заряды, возникает электростатическое поле, в пространстве, окружающем токи и постоянные магниты, возникает силовое поле, называемое магнитным. Наличие магнитного поля обнаруживается по силовому действию на внесенные в него проводники с током и постоянные магниты. Название “магнитное поле” связывают с фактом ориентации магнитной стрелки под действием поля, создаваемого током (Х. Эрстед, 1820).

Электрическое поле действует как на неподвижные, так и на движущиеся в нем электрические заряды. Важнейшая особенность магнитного поля состоит в том, что оно действует только на движущиеся в этом поле электрические заряды.

Опыт показывает, что магнитное поле оказывает ориентирующее действие на магнитную стрелку и рамку с током, поворачивая их определенным образом. За направление магнитного поля в данной точке принимается направление, вдоль которого свободно устанавливается ось тонкой магнитной стрелки в направлении с юга на север или положительная нормаль к плоскому контуру с током.

Количественной характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции . Магнитная индукция в данной точке численно равна максимальному вращающему моменту, действующему на плоскую рамку с током с магнитным моментом p_m=1 А×м²:

B=M_max/p_m. (2.6.9)

Опытным путем установлено, что для магнитного поля также справедлив принцип суперпозиции:магнитное поле , порождаемое несколькими движущимися зарядами (токами), равно векторной сумме магнитных полей , порождаемых каждым зарядом (током) в отдельности:

(2.6.10)

Магнитное поле изображают с помощью силовых линий – линий, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора магнитной индукции . Силовые линии магнитного поля можно “проявить” с помощью железных опилок, намагничивающихся в исследуемом поле и ведущих себя подобно маленьким магнитным стрелкам. Опыт показывает, что линии магнитной индукции всегда замкнуты и охватывают проводники с током. Этим они отличаются от силовых линий электростатического и гравитационного полей, которые являются разомкнутыми. Поле, обладающее замкнутыми силовыми линиями, называется вихревым.

На рисунке 11 представлены силовые линии магнитного поля полосового магнита. Видно, что магнитное поле имеет замкнутые силовые линии; это поле неоднородно. Однородное магнитное поле можно получить с помощью соленоида.

Рисунок 11 Магнитное поле полосового магнита



Электростатическое поле — Карта знаний

• Электростатическое поле — поле, созданное неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами (при отсутствии электрических токов).

  Электрическое поле представляет собой особый вид материи, связанный с электрическими зарядами и передающий действия зарядов друг на друга.

  Если в пространстве имеется система заряженных тел, то в каждой точке этого пространства существует силовое электрическое поле. Оно определяется через силу, действующую на пробный точечный заряд, помещённый в это поле. Пробный заряд должен быть ничтожно малым, чтобы не повлиять на характеристику электростатического поля.

  Электрическое поле называют однородным, если вектор его напряженности одинаков во всех точках поля.

  Основные характеристики электростатического поля:

  * напряженность

  * потенциал.

Источник: Википедия

Связанные понятия

Электрическое поле — одна из двух компонент электромагнитного поля, представляющая собой векторное поле, существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также возникающее при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может быть обнаружено благодаря его силовому воздействию на заряженные тела.

Электри́ческий заря́д (коли́чество электри́чества) — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии.

Электростатика (др. -греч. ήλεκτρον — янтарь) — раздел учения об электричестве, изучающий взаимодействие неподвижных электрических зарядов.

Электромагни́тное взаимоде́йствие — одно из четырёх фундаментальных взаимодействий. Электромагнитное взаимодействие существует между частицами, обладающими электрическим зарядом. С современной точки зрения электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами осуществляется не прямо, а только посредством электромагнитного поля.

Дипо́ль — идеализированная система, служащая для приближённого описания поля, создаваемого более сложными системами зарядов, а также для приближенного описания действия внешнего поля на такие системы. Дипольное приближение, выполнение которого обычно подразумевается, когда говорится о поле диполя, основано на разложении потенциалов поля в ряд по степеням радиус-вектора, характеризующего положение зарядов-источников, и отбрасывании всех членов выше первого порядка. Полученные функции будут эффективно…

Упоминания в литературе

В физике на основе исследований Фарадея было введено понятие электростатического поля, открытия Эрстеда доказали связь электричества и магнетизма и выявили особенность устройства магнитного поля – его вихревую природу. В 1820 г. благодаря Амперу в физике появился новый раздел – электродинамика. Примерно в это же время Фарадей высказал идею существования электромагнитных волн и отнес свет к электромагнитным явлениям.

Связанные понятия (продолжение)

Электростатическая индукция — явление наведения собственного электростатического поля при действии на тело внешнего электрического поля. Явление обусловлено перераспределением зарядов внутри проводящих тел, а также поляризацией внутренних микроструктур у непроводящих тел. Внешнее электрическое поле может значительно исказиться вблизи тела с индуцированным электрическим полем.

Эффе́кт Хо́лла — явление возникновения поперечной разности потенциалов (называемой также холловским напряжением) при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле. Открыт Эдвином Холлом в 1879 году в тонких пластинках золота.

Кле́тка Фараде́я — устройство, изобретённое английским физиком и химиком Майклом Фарадеем в 1836 году для экранирования аппаратуры от внешних электромагнитных полей. Обычно представляет собой клетку, выполненную из хорошо токопроводящего материала.

Магнитосопротивление (магниторезистивный эффект) — изменение электрического сопротивления материала в магнитном поле. Впервые эффект был обнаружен в 1856 Уильямом Томсоном. В общем случае можно говорить о любом изменении тока через образец при том же приложенном напряжении и изменении магнитного поля. Все вещества в той или иной мере обладают магнетосопротивлением. Для сверхпроводников, способных без сопротивления проводить электрический ток, существует критическое магнитное поле, которое разрушает…

Подробнее: Магнетосопротивление

Ловушка Пеннинга — устройство, использующее однородное статическое магнитное поле и пространственно неоднородное электрическое поле для хранения заряженных частиц. Этот тип ловушек часто используется при точных измерениях свойств ионов и стабильных субатомных частиц, обладающих электрическим зарядом. В недавнем прошлом подобная ловушка успешно использовалась при физической реализации квантового компьютера и квантовых вычислений. Ловушки Пеннинга также применялись при создании так называемого «квазиатома…

СКВИД (от англ. SQUID, Superconducting Quantum Interference Device — «сверхпроводящий квантовый интерферометр»; в буквальном переводе с английского squid — «кальмар») — сверхчувствительные магнитометры, используемые для измерения очень слабых магнитных полей. СКВИД-магнитометры обладают рекордно высокой чувствительностью, достигающей 5⋅10−33 Дж/Гц (чувствительность по магнитному полю — 10−13 Тл). Для длительных измерений усредненных значений в течение нескольких дней можно достичь значений чувствительности…

Ионная циклотронная ловушка представляет собой один из вариантов масс-анализатора в масс-спектрометрии, в основе которого лежит принцип ионного циклотронного резонанса. Ионы удерживаются магнитным полем в ловушке Пеннинга, двигаясь по кругу под действием силы Лоренца.

Магни́тный монопо́ль — гипотетическая элементарная частица, обладающая ненулевым магнитным зарядом — точечный источник радиального магнитного поля. Магнитный заряд является источником статического магнитного поля совершенно так же, как электрический заряд является источником статического электрического поля.

Стати́ческое электри́чество — совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности или в объёме диэлектриков или на изолированных проводниках.

Мультипо́ли (от лат. multum — много и греч. πόλος — полюс) — определённые конфигурации точечных источников (зарядов). Простейшими примерами мультиполя служат точечный заряд — мультиполь нулевого порядка; два противоположных по знаку заряда, равных по абсолютной величине — диполь, или мультиполь 1-го порядка; 4 одинаковых по абсолютной величине заряда, размещённых в вершинах параллелограмма, так что каждая его сторона соединяет заряды противоположного знака (или два одинаковых, но противоположно направленных…

Подробнее: Мультиполь

Униполярный генератор — разновидность электрической машины постоянного тока. Содержит проводящий диск, постоянное магнитное поле, параллельное оси вращения диска, 1 токосъёмник на оси диска и 2-й токосъёмник у края диска.

Силовая линия, или интегральная кривая, — это кривая, касательная к которой в любой точке совпадает по направлению с вектором, являющимся элементом векторного поля в этой же точке. Применяется для визуализации векторных полей, которые сложно наглядно изобразить каким-либо другим образом. Иногда (не всегда) на этих кривых ставятся стрелочки, показывающие направление вектора вдоль кривой. Для обозначения векторов физического поля, образующих силовые линии, обычно используется термин «напряжённость…

Подробнее: Силовые линии векторного поля

Стеллара́тор — тип реактора для осуществления управляемого термоядерного синтеза. Название происходит от лат. stella — звезда, что должно указывать на схожесть процессов, происходящих в стеллараторе и внутри звёзд. Изобретён Л. Спитцером в 1950 году, первый образец построен под его руководством в следующем году в рамках секретного проекта «Маттерхорн».

Левитация в физике — это устойчивое положение объекта в гравитационном поле без непосредственного контакта с другими объектами. Необходимыми условиями для левитации в этом смысле являются: (1) наличие силы, компенсирующей силу тяжести, и (2) наличие возвращающей силы, обеспечивающей устойчивость объекта.

Ускори́тель заря́женных части́ц — класс устройств для получения заряженных частиц (элементарных частиц, ионов) высоких энергий. Современные ускорители, подчас, являются огромными дорогостоящими комплексами, которые не может позволить себе даже крупное государство. К примеру, Большой адронный коллайдер в ЦЕРН представляет собой кольцо длиной почти 27 километров.

Элемента́рный электри́ческий заря́д — фундаментальная физическая постоянная, минимальная порция (квант) электрического заряда, наблюдающегося в природе у свободных долгоживущих частиц. Равен приблизительно 1,602 176 6208(98)⋅10−19 Кл в Международной системе единиц (СИ) (4,803 204 673(29)⋅10−10 Фр в системе СГСЭ). Тесно связан с постоянной тонкой структуры, описывающей электромагнитное взаимодействие.

Пинч (англ. pinch — сужение, сжатие) — эффект сжатия токового канала под действием магнитного поля, индуцированного самим током. Сильный ток, протекающий в плазме, твёрдом или жидком металле создаёт магнитное поле. Оно действует на заряженные частицы (электроны и/или ионы), что может сильно изменить распределение тока. При больших токах сила Ампера приводит к деформации проводящего канала, вплоть до разрушения. В природе наблюдается в молниях .

Подробнее: Пинч-эффект

Эффект Джозефсона — явление протекания сверхпроводящего тока через тонкий слой диэлектрика, разделяющий два сверхпроводника. Такой ток называют джозефсоновским током, а такое соединение сверхпроводников — джозефсоновским контактом. В первоначальной работе Джозефсона предполагалось, что толщина диэлектрического слоя много меньше длины сверхпроводящей когерентности, но последующие исследования показали, что эффект сохраняется и на гораздо больших толщинах.

Виркатор (от английского «virtual cathode oscillator») — семейство СВЧ-приборов с положительной сеткой и сильным объёмным зарядом.

Контактная разность потенциалов (в англоязычной литературе — потенциал Вольты) — это разность потенциалов, возникающая при соприкосновении двух различных твердых проводников, имеющих одинаковую температуру. Различают внутреннюю и внешнюю разности потенциалов в зависимости от того, рассматриваются ли потенциалы эквипотенциального объема контактирующих проводников или же потенциалы вблизи их поверхности.

Магнитогидродинамический эффект — возникновение электрического поля и электрического тока при движении электропроводной жидкости или ионизированного газа в магнитном поле. Магнитогидродинамический эффект основан на явлении электромагнитной индукции, то есть на возникновении тока в проводнике, пересекающем силовые линии магнитного поля. В данном случае, проводниками являются электролиты, жидкие металлы и ионизированные газы (плазма). При движении поперёк магнитного поля в них возникают противоположно…

Сфера Лоренца — метод вычисления локального поля в микроскопической теории диэлектриков. Позволяет найти диэлектрическую проницаемость материала, если известна дипольная поляризуемость частиц материала. Широкую известность получил после выхода в свет классического труда Хендрика Антона Лоренца «Теория электронов и её применение к явлениям света и теплового излучения».

Бетатро́н (от бета + электрон) — циклический, но не резонансный ускоритель электронов с фиксированной равновесной орбитой, ускорение в котором происходит с помощью вихревого электрического поля. Предельно достижимая энергия в бетатроне: ≤ 300 МэВ.

Электрическая машина — электромеханический преобразователь физической энергии, основанный на явлениях электромагнитной индукции и силы Ампера, действующей на проводник с током, движущийся в магнитном поле.

Эффект Риги — Ледюка — термомагнитный эффект, состоящий в том, что при помещении проводника с градиентом температур в постоянное магнитное поле, перпендикулярное тепловому потоку, возникает вторичная разность температур, перпендикулярная магнитному полю и тепловому потоку.

Электрофо́рная маши́на (генератор Уимсхёрста (неправильно: Вимшёрста) (англ. Wimshurst)) — электростатический генератор, электрическая машина для генерирования высокого напряжения, разработана между 1880 и 1883 британским изобретателем Джеймсом Уимсхёрстом (1832–1903). Использует явление электростатической индукции, при этом на полюсах машины (лейденских банках) накапливаются электрические заряды, разность потенциалов на разрядниках достигает нескольких сотен тысяч вольт. Работает с помощью механической…

Электри́чество — совокупность явлений, обусловленных существованием, взаимодействием и движением электрических зарядов. Термин введён английским естествоиспытателем Уильямом Гилбертом в его сочинении «О магните, магнитных телах и о большом магните — Земле» (1600 год), в котором объясняется действие магнитного компаса и описываются некоторые опыты с наэлектризованными телами. Он установил, что свойством наэлектризовываться обладают и другие вещества.

Эффект Бифельда — Брауна — электрическое явление возникновения ионного ветра, который передаёт свой импульс окружающим нейтральным частицам. Впервые был открыт Паулем Альфредом Бифельдом (Германия) и Томасом Таусендом Брауном (США). Явление также известно под названием электрогидродинамики по аналогии с магнитогидродинамикой.

Опти́ческий пинце́т (англ. optical tweezers), иногда «лазерный пинцет» или «оптическая ловушка» — оптический инструмент, который позволяет манипулировать микроскопическими объектами с помощью лазерного света (обычно испускаемого лазерным диодом). Он позволяет прикладывать к диэлектрическим объектам силы от фемтоньютонов до наноньютонов и измерять расстояния от нескольких нанометров до микронов. В последние годы оптические пинцеты начали использовать в биофизике для изучения структуры и принципа работы…

Электроны проводимости — это электроны, способные переносить электрический заряд в кристалле, отрицательно заряженные квазичастицы в металлах и полупроводниках, электронные состояния в зоне проводимости.

Постоя́нный ток — электрический ток, который с течением времени не изменяется по величине и направлению.

Магнетронное распыление — технология нанесения тонких плёнок на подложку с помощью катодного распыления мишени в плазме магнетронного разряда — диодного разряда в скрещенных полях. Технологические устройства, предназначенные для реализации этой технологии, называются магнетронными распылительными системами или, сокращённо, магнетронами (не путать с вакуумными магнетронами — устройствами, предназначенными для генерации СВЧ колебаний).

Рельсотро́н (англ. railgun — рельсовая пушка) — электромагнитный ускоритель масс, разгоняющий токопроводящий снаряд вдоль двух металлических направляющих с помощью силы Лоренца.

Генератор Ван де Граафа — генератор высокого напряжения, принцип действия которого основан на электризации движущейся диэлектрической ленты. Первый генератор был разработан американским физиком Робертом Ван де Граафом в 1929 году и позволял получать разность потенциалов до 80 киловольт. В 1931 и 1933 им же были построены более мощные генераторы, позволившие достичь напряжения в 1 миллион и 7 миллионов вольт соответственно.

Вихрето́ковый контро́ль — один из методов неразрушающего контроля изделий из токопроводящих материалов. Основан на анализе взаимодействия внешнего электромагнитного поля с электромагнитным полем вихревых токов, наводимых в объекте контроля этим полем.

Магнитогидродинамический генератор, МГД-генератор — энергетическая установка, в которой энергия рабочего тела (жидкой или газообразной электропроводящей среды), движущегося в магнитном поле, преобразуется непосредственно в электрическую энергию.

Электри́ческий ток — направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц — носителей электрического заряда.

Эффе́кт Шта́рка — смещение и расщепление электронных термов атомов во внешнем электрическом поле.

Эффект Мейснера, эффект Мейсснера (от нем. Meißner) — полное вытеснение магнитного поля из объёма проводника при его переходе в сверхпроводящее состояние. Впервые явление наблюдалось в 1933 году немецкими физиками В. Мейснером и Р. Оксенфельдом.

Теория электрических цепей — совокупность наиболее общих закономерностей, описывающих процессы в электрических цепях. Теория электрических цепей основана на двух постулатах…

Вихревые токи, или токи Фуко́ (в честь Ж. Б. Л. Фуко) — вихревой индукционный объёмный электрический ток, возникающий в электрических проводниках при изменении во времени потока действующего на них магнитного поля.

Пеллетро́н (от англ. pellet — шарик, катышек) — электростатический ускоритель, аналогичный по принципу действия ускорителю Ван де Граафа. Принципиальное различие в том, что электрический заряд переносится не диэлектрической лентой-транспортёром, а цепью, состоящей из электропроводящих звеньев (пеллетов), соединённых изолятором, благодаря чему генератор обладает бо́льшей устойчивостью прироста напряжения и бо́льшим током (от 0,1 до 0,5 мА). Для увеличения тока возможно параллельное включение машин…

Квантова́ние Дира́ка — эвристический аргумент, предложенный П. Дираком и показывающий, что однозначность предсказаний квантовой механики с электрическими зарядами может быть сохранена в теории, включающей магнитные монополи, лишь при условии совместного квантования магнитного и электрического зарядов.

Статическое электричество, молния, типы зарядов и генератор статического электричества

Электричество — это все о потоке электронов. Наша повседневная жизнь полна таких примеров, связанных с разными видами электричества. Например, когда мы втираем гребень в волосы и подносим его к маленьким кусочкам бумаги, все кусочки бумаги притягиваются к гребню. Это происходит из-за статического заряда, который возникает из-за трения расчески о жирные волосы.

Статическое электричество

Статическое электричество относится к дисбалансу между электрическими зарядами в теле, в частности, дисбалансу между отрицательными и положительными зарядами тела.Неуравновешенность заряда вносится физическими средствами. Одна из наиболее частых причин возникновения статического электричества — контакт между твердыми предметами. Ранее упоминалось, что движение протонов невозможно, и единственное движение электрического заряда, наблюдаемое в статическом электричестве, — это электроны. Электроны в материалах удерживаются очень свободно, что означает, что ими можно обмениваться посредством простого контакта, такого как трение. Эти заряды могут накапливаться на поверхности объекта, пока не найдут способ высвободиться или разрядиться.Один из способов разрядить их — через электрическую цепь, и это как раз и есть удар молнии. Статическое электричество — это электрическое поле, которое создается за счет стационарных зарядов. На поверхности материала есть некоторые электрические заряды, которые объединяют статическое электричество на этом материале. Эти статические заряды могут приходить на поверхность или через контакт с одним из наиболее заряженных тел, или через дополнительные ионы, присутствующие в воздухе.

Накопление статического заряда в облаках

Испаренная вода поднимается с поверхности Земли и поднимается на большую высоту в нашей атмосфере.Здесь теплые капли с поверхности земли уходят в атмосферу, а капли холодной воды спускаются с неба обратно на землю в виде толстых дождевых облаков, которые приносят нам дождь. Это противоположное движение горячего и холодного воздуха вызывает обмен электронами из-за трения и перемешивания воздуха высоко в атмосфере. Это приводит к тому, что верхняя часть дождевых облаков развивает чрезмерный положительный заряд, а нижняя часть облака развивает столь же высокий отрицательный заряд.Точно так же, когда крошечные капли воды в небе замерзают, дисбаланс заряда еще больше ухудшается. Эти заряды также вносят вклад в общий дисбаланс зарядов в облаке.

.

PPT — Презентация PowerPoint о статическом электрическом поле, скачать бесплатно

.

Квазистатическое электрическое поле — Большая химическая энциклопедия

Прежде чем вдаваться в подробности оптической переориентации, рассмотрим эффекты, вызываемые статическими электрическими полями в нематических слоях. (Точнее, мы рассматриваем квазистатические электрические поля, для которых можно пренебречь осложнениями, возникающими из-за пространственных зарядов и физоэлектричества.) Взаимодействие между полем и нематиком можно описать, включив член взаимодействия в плотность свободной энергии жидкого кристалла.В электрическом дипольном приближении этот член равен … [Стр.14]

Цель этого параграфа — напомнить основные принципы электростатики и их применение к электролитам и интерфейсам. После представления квазистатических электрических полей мы обсудим некоторые диэлектрические свойства. Мы подчеркиваем тогда уравнение Пуассона-Больцмана и его решения для различных симметрий, давая приближения Гуи-Чепмена, Дебая-Хийкеля и Лифсона-Качальского. [Pg.23]

Эксперименты в Питтсбурге отличаются от экспериментов в Стоуни-Брук наличием небольшого статического электрического поля, которое создает и стабилизирует экстремальные квазиодномерные штарковские состояния, используемые в Питтсбургском аппарате.Квазиодномерный характер ридберговских состояний, использованных в экспериментах в Питтсбурге, требует прямого сравнения с возможными недорогими одномерными расчетами. [Pg.288]

Когда металлическая частица мала по сравнению с длиной волны освещения, изменением электрического поля можно пренебречь, а поведение при рассеянии можно описать в квазистатическом приближении. Рассмотрим меньшую металлическую сферу радиуса a и a A, помещенную в однородное статическое электрическое поле E — EqZ.Потенциалы поля внутри и снаружи сферы, [Pg.193]

Фракционирование магнитного поля-потока (FFF) использует статические или квазистатические магнитные поля и исключает электромагнитные поля. Электромагнитные поля с частотами от килогерц до мегагерц используются в диэлектрофоретических FFF. Статические электрические поля используются в электрическом FFF (см. Раздел «Основы фракционирования потока поля»). [Pg.968]

Существует несколько методов численного или аналитического решения для электрического поля и статического или квазистатического электрического тока.Мы решаем уравнение Пуассона внутри и снаружи электродов при условии, что потенциал на поверхности электродов постоянен. Это разновидность краевой задачи. Применение аналитических методов ограничивается случаем, когда электроды располагаются несложно. Вместо этого мы используем метод численного решения, применимый к нескольким электродам. [Pg.92]

Теоретический подход основан на решении линейного / нелинейного обобщенного уравнения Шредингера смешанного типа для пространственно-временной огибающей электрического поля с учетом поперечных пространственных производных и поперечного профиля показателя преломления.В квазистатическом приближении это уравнение сводится к линейному / нелинейному уравнению Шредингера для пространственно-временной огибающей импульса с временной координатой, заданной в качестве параметра. Тогда задача возбуждения может быть сформулирована для набора стационарных световых пучков с начальным распределением амплитуды, соответствующим временной огибающей начального импульса. [Pg.149]

Разница между квазистатическим взаимодействием для аммиака в твердом состоянии — 3,47 МГц — и измеренным в газе с помощью микроволновой спектроскопии — 4.08 МГц — не может быть объяснено вкладом только градиента кристаллического электрического поля, но должно быть объяснено перераспределением связывающих электронов в молекуле под действием кристаллического электрического поля или межмолекулярных водородных связей. [Pg.84]

Металлические наноструктуры (такие как частицы и отверстия) могут допускать локальные резонансы в оптических свойствах. Эти локальные резонансы называются локализованными поверхностными плазмонами (LSP). Самый простой вариант LSP-резонанса возникает для сферической наночастицы, где электромагнитным запаздыванием фазы можно пренебречь в квазистатическом приближении, так что электрическое поле внутри частицы является однородным и задается обычным электростатическим решением [3]… [Pg.163]

Мы ограничимся рассмотрением волн малой амплитуды и поэтому будем использовать только модули второго порядка. Кроме того, мы обсудим явления в нулевых электрическом и магнитном полях. Это дает возможность опускать верхние и нижние индексы БД. В этом случае и будут представлять собой адиабатический и изотермический модули соответственно. Первый действительно характеризует очень быстрые процессы, а второй — квазистатический модуль. Независимо от определенного вида модулей (изотермический, адиабатический или другой) уравнение движения (1) при fi = 0 может быть записано в виде… [Pg.746]

Когда плазма не находится в локальном тепловом равновесии (ЛТР), плотность электронов не может быть определена на основе уравнения Саха. Независимо от того, находится ли плазма в локальном тепловом равновесии или нет, плотность электронов может быть получена непосредственно из штарковского уширения линии Hg или подходящей линии аргона. Этот вклад в уширение является результатом электрического поля квазистатических ионов с одной стороны и подвижных электронов с другой.Как описано в Ref. [17] это может быть записано как … [Стр.21]

Следуя методу Страуда Эйрда Хуи [81], Страуда и Вуда [82], а затем Ма и др. [83], получили из уравнений Максвелла общее выражение для эффективного в квазистатическом приближении. Для этого они посчитали, что величина нелинейных коэффициентов остается достаточно малой, чтобы пренебречь нелинейностью при оценке электрического поля, x // затем записывает … [Pg.474]

Обычно оценивается электрическое поле внутри образца из квазистатического приближения… [Pg.410]

Скорость распространения электрического поля намного выше, чем скорость распространения химио-электрического поля, (19). Следовательно, квазистатическая форма уравнения Пуассона является адекватной. Уравнение (20) является результатом второго и четвертого уравнений Максвелла … [Pg.149]

Взаимодействие статических и зависящих от времени электрических полей с квазиидентификационными полимерами … [Pg.480]

Теперь, в силу В квазистатических условиях электрическое поле может быть получено из скалярного потенциала d)… [Pg.326]

Электроконвекция в нематиках, безусловно, является выдающейся парадигмой для неравновесных неустойчивостей, формирующих структуру, в анизотропных системах. Как упоминалось во введении, вязкие моменты, создаваемые полем потока, имеют решающее значение. Поле течения вызывается наведенной плотностью заряда p i при изменении директора в пространстве. Электрические свойства нематиков с их довольно низкой электропроводностью 10 (фл · м)] хорошо описываются в рамках электрического квазистатического приближения, т.е.е. путем сохранения заряда и Пуа -… [Pg.111]

Когда толщина пленки мала по сравнению с длиной волны света, мааоскопическое электрическое поле можно считать постоянным по всей пленке, и решение можно найти в квазистатический режим [24, 25]. Формально квазистатический режим достигается заданием бесконечной скорости света (с -> оо). В результате, вместо уравнений Максвелла, законы электростатики … [Pg.151]

В квазистатическом приближении электрическое поле внутри наночастицы изменяется по сравнению с полем снаружи на фактор локального поля / , предоставленный… [Pg.1045]

Комбинация со статическими фидами. Обычный метод, полезный для оптоэлектронных устройств, заключается в объединении монохроматического оптического поля с постоянным или квазистатическим полем. Эта комбинация может привести к изменениям показателя преломления и поглощения (линейные или квадратичные электрооптические эффекты и электропоглощение) или к индуцированной электрическим полем генерации второй гармоники (EFISH или DC-SHG, 2> => — — процесс третьего порядка. В EFISH , поле постоянного тока ориентирует молекулярные дипольные моменты, чтобы включить или улучшить отклик второй гармоники материала на частоту приложенного лазера.Комбинация составляющей постоянного поля с одним оптическим полем называется линейным электрооптическим (Поккельсом) эффектом со = со + 0) или квадратичным электрооптическим эффектом (Керра) (> => — — 0 -I- 0) . Эти электрооптические эффекты подробно обсуждаются в статье Electrooptical Applications (qv). EFISH — это … [Pg.5100]

Квазистатические прямые методы универсальны и хорошо подходят для полного исследования пьезоэлектрического отклика полимеров. Прямые методы этого типа особенно подходят для аморфных полимеров.Измерения TSC (68) используются для измерения остаточной поляризации, сообщаемой полимеру, а прямые измерения деформации или заряда используются для исследования пьезоэлектрических коэффициентов по отношению к электрическому полю, частоте и напряжению. [Pg.5691]

.