Конвертер напряжённости электрического поля • Электротехника • Определения единиц • Онлайн-конвертеры единиц измерения
Электротехника
Электротехника — область технических наук, изучающая получение, распределение, преобразование и использование электрической энергии. Электротехника включает в себя такие области техники как электроэнергетику, электронику, системы управления, обработку сигналов и связь.
Конвертер напряжённости электрического поля
Напряжённость электрического поля — векторная величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда.
В Международной системе единиц (СИ) напряжённость электрического поля измеряется в вольтах на метр (В/м) или в ньютонах на кулон (Н/Кл).
Использование конвертера «Конвертер напряжённости электрического поля»
На этих страницах размещены конвертеры единиц измерения, позволяющие быстро и точно перевести значения из одних единиц в другие, а также из одной системы единиц в другую.
Конвертеры пригодятся инженерам, переводчикам и всем, кто работает с разными единицами измерения.
Пользуйтесь конвертером для преобразования нескольких сотен единиц в 76 категориях или несколько тысяч пар единиц, включая метрические, британские и американские единицы. Вы сможете перевести единицы измерения длины, площади, объема, ускорения, силы, массы, потока, плотности, удельного объема, мощности, давления, напряжения, температуры, времени, момента, скорости, вязкости, электромагнитные и другие.
Примечание. В связи с ограниченной точностью преобразования возможны ошибки округления. В этом конвертере целые числа считаются точными до 15 знаков, а максимальное количество цифр после десятичной запятой или точки равно 10.
Для представления очень больших и очень малых чисел в этом калькуляторе используется компьютерная экспоненциальная запись, являющаяся альтернативной формой нормализованной экспоненциальной (научной) записи, в которой числа записываются в форме a · 10x.
», то есть «…умножить на десять в степени…». Компьютерная экспоненциальная запись широко используется в научных, математических и инженерных расчетах.
Мы работаем над обеспечением точности конвертеров и калькуляторов TranslatorsCafe.com, однако мы не можем гарантировать, что они не содержат ошибок и неточностей. Вся информация предоставляется «как есть», без каких-либо гарантий. Условия.
Если вы заметили неточность в расчётах или ошибку в тексте, или вам необходим другой конвертер для перевода из одной единицы измерения в другую, которого нет на нашем сайте — напишите нам!
Канал Конвертера единиц TranslatorsCafe.com на YouTube
киловольт на метр [кВ/м] в ньютон на кулон [Н/Кл] • Конвертер напряжённости электрического поля • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения
Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.
Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др.
единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
1 киловольт на метр [кВ/м] = 1000 ньютон на кулон [Н/Кл]
Общие сведения
Мы живём в океане магнитных и электрических полей. Подобно поведению океана в штиль эти поля могут быть более и менее стабильными, превращаясь в шторм в настоящие бури.
Нам с детства известно свойство магнитной стрелки компаса указывать на север под действием постоянного геомагнитного поля Земли. В своё время изобретение компаса сыграло огромную роль в истории человечества, особенно с развитием мореплавания.
В отличие от магнитного поля, электрическое поле Земли почти ничем не проявляет себя в обыденной жизни, и без специальных приборов мы выявить его, как правило, не можем. Хотя иногда мы наблюдаем проявление электрического поля, расчёсывая вымытые и высушенные волосы пластмассовой расчёской или проводя той же расчёской над кусочками целлофана или бумаги, которые, преодолевая земное притяжение, подпрыгивают со стола, прилипая к расчёске.
Но стоит прийти электрической буре, как мы чувствуем её приближение без всяких приборов. Мы видим сполохи далёких зарниц приближающейся грозы, и слышим далекие раскаты грома. Появляются помехи при приёме радио и телевизионных сигналов; разряды молний могут вывести из строя радио- и электронную аппаратуру, линии связи и электропередач.
Нью-Йорк
Примером может служить авария электроснабжения в Нью-Йорке в 1977 году, когда, после серии попаданий молний в различные ЛЭП, без электроснабжения остался почти весь восьмимиллионный город. Геомагнитные бури космических масштабов также могут привести к авариям электроснабжения городов и стран (Квебекская авария в 1989 году), или вызвать перебои в телеграфной связи на целых континентах (Событие Каррингтона в 1859 году).
В то же время, возмущения магнитного поля на поверхности Земли во время геомагнитной бури составляют в среднем менее 1% от величины стационарного значения.
По современным представлениям, отдельные изменяющиеся во времени электрические и магнитные поля образуют единые электромагнитные поля, изменяющиеся с меньшей или большей частотой. Их спектр чрезвычайно широк — от инфранизких частот в доли герца до квантов гамма-излучения с частотой в эксагерцы.
Любопытный, но малоизвестный факт: в узком радиодиапазоне спектра, на котором ведётся телевизионное вещание и работают спутники связи, мощность излучаемого Землёй сигнала превосходит мощность излучения Солнца! Некоторые радиоастрономы предлагают вести поиск внеземных цивилизаций, сравнимых с нашей цивилизацией, по этому признаку. Правда, другие учёные считают его просто признаком нашей технологической отсталости и неумением разумно распорядиться энергетическими ресурсами.
Важнейшей характеристикой электрического (равно как и магнитного) поля является его напряжённость.
Превышение этого параметра выше определённого значения для данной среды (для воздуха это 30 кВ/см) приводит к электрическому пробою — искровому разряду. В наших зажигалках мощность разряда настолько мала, что его энергии хватает только на нагрев газа до температуры возгорания.
Ионосфера и разряды молний
Мощность отдельной молнии при средних значениях напряжения в 20 млн. вольт и тока в 20 тысяч ампер может составлять 200 млн киловатт (учитывая, что при разряде молнии напряжение падает с максимального значения до нуля). А за одну мощную грозу выделяется столько же энергии, сколько потребляет всё население США за 20 минут.
Учитывая то обстоятельство, что на Земле ежесекундно гремят более 2000 гроз одновременно, освоение энергии атмосферного электричества представляется чрезвычайно заманчивым. Существуют множество проектов по перехвату молний специальными громоотводами или инициализации разряда молнии; в этом плане мы уже имеем технологии, позволяющие вызвать разряд запуском малых ракет или воздушных змеев, связанных проводниками с поверхностью Земли.
Более перспективными представляются разработки на основе ионизации атмосферы лучами мощных лазеров или микроволнового излучения и создании таким образом проводящих каналов для разряда молний, что позволяет устранить необходимость материальных затрат, связанных с испарением проводников после удара молнии.
По сути дела нам не требуется генерации собственно электричества — остаётся только организовать его приём, хранение и преобразование в более удобную для практических целей форму — но пока эта задача возлагается на будущие технологии и устройства. Возможным решением проблем могут стать новые материалы вроде графена, и супермагниты на сверхпроводниках, либо создание ионисторов с невероятно высокой плотностью запасаемой энергии.
Физика полярного сияния та же, что свечение газоразрядных ламп в электромагнитном поле (см. иллюстрации ниже) — возбуждение атомов газов с последующим переходом в обычное состояние, при котором и происходит выделение энергии в форме свечения.
А может быть осуществится мечта гения от электричества — американца сербского происхождения Николы Теслы; и мы сумеем преобразовать энергию гроз в единое энергетическое поле, которое позволит получать электроэнергию в требуемом количестве в любом месте Земли и даже в её атмосфере.
Ведь удалось же Тесле во время проведения экспериментов по получению искусственных молний в июне 1889 года в своей лаборатории, расположенной в Колорадо-Спрингс, добиться такой передачи электрической мощности без проводов, что лошади в округе валились с ног, получив электрический удар через металлические подковы! Бабочки летали в ореоле огоньков святого Эльма, меж ног пешеходов проскакивали искры, такие же искры сыпались из водопроводных кранов. Может быть, из-за таких вот опытов многие современники считали Теслу просто опасным безумцем.
Но, говорят же, что если опережаете человечество на один шаг — вы точно гений! Но если на два шага — вы безумец!
Историческая справка
Слева направо: Джеймс Клерк Максвелл, Шарль Кулон, Майкл Фарадей; источник: commons.wikimedia.org
Понятие напряжённости электрического поля непосредственно связано с понятием электрических зарядов и создаваемых этими зарядами электрических полей.
Визуализация силовых линий электрического поля с помощью перманганата калия; на фильтровальную бумагу, пропитанную слабым раствором хлористого натрия, поставлены два электрода, на которые подано постоянное напряжение 30 В
Открытый французским учёным Шарлем Кулоном в 1785 году закон взаимодействия электрических зарядов только дал в руки физиков инструмент для расчёта взаимодействия как такового.
Этот закон был поразительно похож на закон всемирного тяготения Ньютона, открытый ранее, хотя и имел существенное отличие: он допускал наличие зарядов разных знаков, а масса в законе всемирного тяготения имеет только один знак, т.е. материальные тела могли только притягиваться.
Подобно Ньютону, который не раскрыл причин гравитационного взаимодействия, Кулон также не смог пояснить причин взаимодействия электрических зарядов.
Лучшие умы того времени предлагали различные теории происхождение этих сил, в их число входили теории близкодействия и дальнодействия. Первая предполагала наличие некоторого промежуточного агента — мирового эфира с совершенно экзотическими свойствами. Например, ему приписывалась огромная упругость с ничтожной плотностью и вязкостью. Это было связано с преобладающими на тот момент развития науки механистическими представлениями о среде передачи сил как о некоторой жидкости. Противоречивые результаты опытов по изучения свойств эфира окончательно были похоронены уже в 20-ом веке в результате экспериментов американского физика Альберта Майкельсона и специальной теорией относительности Альберта Эйнштейна.
Визуализация силовых линий электрического поля с помощью моторного масла и манной крупы; манная крупа и масло являются диэлектриками; под действием напряжения 30 кВ крупинки постепенно выстраиваются вдоль силовых линий, направленных от центра к кольцевому электроду
Прорыв в этом направлении совершили выдающиеся английские физики Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл в конце 19-го века. М. Фарадею удалось воедино связать магнитные и электрические поля посредством введения концепции физического поля и даже визуализировать его с помощью «электрических силовых линий». В современной физике для изображения векторных полей используют силовые линии векторного поля.
Подобно тому, как мы можем визуализировать силовые линии магнитного поля, размещая в поле магнита мелкие железные опилки, Фарадей визуализировал распространение электрического поля, размещая кристаллики диэлектрика хинина в вязкой жидкости — касторовом масле. При этом вблизи заряженных тел кристаллики выстраивались в цепочки причудливой формы в зависимости от распределения зарядов.
Но главная заслуга Фарадея состоит в том, что он ввёл в научный обиход понятие, что электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создаёт в окружающем пространстве электрическое и магнитное (если он движется) поле, а проявление эффектов электромагнетизма суть простое изменение количества силовых линий, охватываемых каким-то контуром.
Визуализация силовых линий электрического поля с помощью моторного масла и манной крупы для двух линейных электродов при напряжении 30 кВ
Под количеством силовых линий он подразумевал напряжённость электрического или магнитного поля.
Великий соотечественник Фарадея Дж. К. Максвелл сумел придать его идеям количественную математическую форму, столь необходимую в физике. Его система уравнений стала основой для изучения как теоретической, так и практической сторон электродинамики. Работа Максвелла поставила крест на концепции дальнодействия: полученный им фундаментальный результат предсказывал конечную скорость распространения электромагнитных взаимодействий в вакууме.
Позднее этот постулат о конечности скорости распространения света, как электромагнитного взаимодействия, был положен гениальным физиком 20-го века Альбертом Эйнштейном в качестве основополагающего постулата его специальной (СТО) и общей (ОТО) теориях относительности.
В современной физике в понятия дальнодействия и близкодействия вкладывается несколько иной смысл: силы, убывающие с расстоянием по законам обратной степени (r-n), считаются дальнодействующими; к ним относятся гравитационное и кулоновское взаимодействия, убывающие пропорционально обратному квадрату расстояния и действующие между объектами в обычном мире.
В атомном мире действуют иные силы, быстро убывающие с расстоянием: к ним относят сильное и слабое взаимодействия. Эти силы действуют между объектами микромира.
Напряжённость электрического поля. Определение
Напряжённость электрического поля — это векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению величины силы, действующей на неподвижный точечный электрический заряд, помещённый в эту точку, к величине заряда.
Она обозначается латинской буквой E (произносится как вектор Е) и рассчитывается исходя из формулы:
E = F/q
где E — вектор напряженности электрического поля, F — вектор силы, действующий на точечный заряд, q — заряд объекта.
В каждой точке пространства существует своё значение вектора напряженности, поскольку поле может изменяться с течением времени, поэтому в качестве аргументов функции, описывающей данное векторное поле напряжённости, входят не только пространственные координаты, но и время.
E = f (x, y, z, t)
Напряжённость электрического поля в Международной системе единиц СИ измеряется в вольтах на метр (В/м) или ньютонах на кулон (Н/Кл).
Помимо основной единицы напряжённости электрического поля используется дольная единица (В/см), в электротехнике применяются кратные единицы (кВ/м или кВ/см).
В странах, где не используются метрические единицы длин, напряжённость электрического поля измеряется в вольтах на дюйм (В/дюйм).
Напряжённость электрического поля. Физика явлений
Как уже было показано выше, расчёты векторных электрических полей (напряжённости поля) физических объектов ведутся с использованием уравнений электростатики Максвелла и теоремы Гаусса-Остроградского, как составной части общих уравнений Максвелла.
При этом необходимо учитывать особенности поведения электрических полей в различных средах, поскольку их проявления резко отличаются в зависимости от конкретного состояния вещества по отношению к электрической проводимости.
Особенности проявления электрического поля в диэлектриках
Конденсаторный электретный микрофон для iPhone
При подаче электрического поля высокой напряжённости на образец из твёрдого диэлектрика, в последнем, как правило, происходит переориентация хаотически расположенных полярных молекул в направлении электрического поля. Это явление называется поляризацией. Даже при снятии электрического поля, эта ориентация сохраняется. Для её устранения требуется приложить поле обратной направленности.
Это явление носит название диэлектрического гистерезиса. Возвращению в исходное состояние диэлектрика могут способствовать и иные методы физического воздействия на образец, чаще всего применяют простой нагрев, при этом тоже происходит фазовый переход диэлектрика в исходное состояние.
Такие материалы получили название сегнетоэлектриков или ферроэлектриков. Среди них особым классом можно выделить вещества, которые имеют очень широкую петлю диэлектрического гистерезиса и способные долгое время находиться в поляризованном состоянии — они называются электретами, по сути дела, играют роль постоянных магнитов в электрическом исполнении, создавая постоянное электрическое поле.
Явление гистерезиса в сегнетоэлектриках
Следует отметить, что название «ферроэлектрики» никак не связано с железом; оно появилось в связи с тем, что явление сегнетоэлектричества аналогично явлению ферромагнетизма. В английском языке явление сегнетоэлектричества так и называется: ferroelectricity.
Под действием переменного электрического поля молекулы диэлектрика ведут себя несколько по-иному, постоянно меняя пространственную ориентацию присущих им зарядов каждый полупериод приложенного поля. Понимание этих процессов заложил британский учёный Дж. К. Максвелл, который ввёл в обиход науки об электричестве понятие токов смещения.
Суть явления состоит в том, что под действием переменного тока связанные заряды — электроны и ядра — в молекулах диэлектрика колеблются относительно центра молекулы, реагируя на приложенное переменное электрическое поле.
Особенности проявления электрического поля на поверхности металлов
Совершенно иным является взаимодействие электрического поля с металлами. Из-за наличия в них свободных зарядов (электронов) по отношению к любому электрическому или электромагнитному полю, они ведут себя подобно оптическому зеркалу в отношении света.
Направленные параболические антенны спутниковой связи
На этом принципе построены многие направленные антенны для приёма радиосигналов — вне зависимости от конкретной конструкции антенны, в них обязательно присутствует один элемент — отражатель (или дефлектор), который позволяет значительно увеличить принимаемый радиосигнал и тем самым улучшить качество приёма.
Он может выглядеть совершенно по-разному, вплоть до полного аналога обычному зеркалу в виде параболических отражателей антенн для приёма спутниковых сигналов. По сути дела дефлектор является просто концентратором напряжённости электромагнитного поля.
Поскольку металлы отражают электрические и электромагнитные поля, на этом же принципе построена клетка электростатической защиты — так называемая клетка или щит Фарадея — металлы полностью изолируют пространство в них от действия электрического, да и электромагнитного поля. Об этом прекрасно знал гений электричества Никола Тесла, и поражал непросвещённую публику появлением в такой клетке в ореоле электрических разрядов, создаваемых его резонансным трансформатором. Теперь мы называем его трансформатором (или катушкой) Тесла.
Катушка Тесла и беличье колесо для человека в Канадском музее науки и техники. Чтобы возникла искра, посетитель музея должен выработать примерно 100 Вт энергии.
В 1997 году физик из Калифорнии Остин Ричардс создал гибкий костюм электростатической защиты, который защищал его от разрядов катушки Тесла, и с 1998 года он выступает по всему миру под псевдонимом Доктор МегаВольт в шоу «Полыхающий человек ».
Между прочим, современные помещения для скрытых переговоров выполнены на том же принципе клетки Фарадея; правда, изобретателям из закрытых научно-исследовательских институтов КГБ СССР удалось при постройке здания посольства США в своё время обойти американских инженеров: подслушивающие устройства встраивались в виде изолированных конструкций в несущие стены здания. Предполагалось, что под действием внешнего облучения они будут генерировать ответный промодулированный сигнал, и выдавать секреты переговоров американских дипломатов.
Практические примеры приборов и установок, использующих электрическое поле
Помещение с электронным микроскопом должно иметь хорошую звукоизоляцию, поэтому оно похоже на студию звукозаписи — только окошка не хватает
Существует множество примеров как использования электрического поля, так и борьбы с ним.
Сканирующий туннельный микроскоп
Одним из принципов работы сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) является создание такой напряженности электрического поля между исследуемым образцом и острой иглой-зондом, чтобы она превышала работу выхода электронов из образца.
Это достигается приложением небольшой разности потенциала между образцом и зондом, и их сближением на расстояние менее одного нанометра. Затем, перемещая зонд над поверхностью, за счёт измерения протекающего туннельного тока можно получить профили образца и построить изображение его поверхности.
Сотни высотных зондов ежедневно запускаются с помощью наполненных водородом шаров метеостанциями по всему миру; такие зонды, как этот, находящийся в Канадском музее науки и техники, запускались в середине прошлого века
Учитывая чувствительность прибора к механическим вибрациям, к помещениям, в которых размещаются СТМ, предъявляются особые требования: в частности, поверхности стен, потолки и полы помещений оснащаются акустической защитой, поглощающей звуковые колебания.
Измерительные приборы и приборы оповещения
Согласно требованиям охраны труда, помещения классифицируются по уровню напряжённости электрического поля. В зависимости от этого уровня время пребывания технического персонала в таких помещениях строго регламентируется.
Замеры напряжённости производится специальными приборами.
Метеоцентры разных стран контролируют электрическое поле Земли, измеряя его напряжённость как на поверхности, так и в различных слоях атмосферы с помощью высотных зондов.
Электромонтёры установок и линий высокого напряжения для сигнализации об опасном сближении с токоведущими частями, находящимися под напряжением, используют приборы оповещения, измеряющие напряжённость электрического поля.
Электростатическая и электромагнитная защита
Ёще сам Фарадей, при проведении химических опытов, для исключения влияния сторонних электрических полей на результаты экспериментов, применял изобретённое им в 1836 году устройство электростатической защиты, известное ныне как клетка Фарадея. Оно может быть выполнено в виде сплошной проводящей оболочки с отверстиями или в виде сетки из проводящих материалов.
Микроволновая печь, по сути, представляет собой клетку Фарадея, только в ней экранируется внутреннее излучение, а не внешнее; на нижнем снимке видно, что размер ячейки сетки примерно 3 мм, что значительно меньше длины волны электромагнитного излучения в печи, равной 12 см
Это же устройство может с успехом применяться для экранировки электромагнитных излучений с длиной волны, существенно превышающей размеры ячеек сетки или отверстий.
В современной технике клетками Фарадея оснащаются физические лаборатории и установки, лаборатории аналитической химии и измерительной техники, помещения для ведения секретных переговоров и даже помещения для заседания конклава кардиналов, на котором проводились последние выборы Папы римского.
Поскольку физические методы исследований широко применяются в современной медицине, помещения диагностических центров также оснащаются клетками Фарадея — примером могут служить кабинеты, в которых проводится магниторезонансная томография.
Даже в привычной всем бытовой микроволновой печи камера разогрева конструктивно выполнена в виде клетки Фарадея, а оптически прозрачное окошко в ней, сделанное по специальной технологии, не прозрачно для микроволнового излучения.
Экраны соединительных проводов и коаксиальных кабелей, широко применяющиеся в радиотехнике, компьютерной технике и технике связи для защиты от внешнего электромагнитного излучения и излучения внутреннего сигнала во внешнюю среду, тоже являются своеобразными клетками Фарадея.
Опыты по воздействию электрического поля на металлы и газы
Никуда не подключенные тонкие люминесцентные лампы от плоского дисплея можно зажечь с помощью плазменной лампы
Зажигание неоновой лампы с помощью плазменной лампы
Учитывая, что непосредственное точное измерение напряжённости электрического поля требует специальных приборов, ограничимся иллюстрацией его свойств.
Плазменная лампа
В качестве индикатора напряжённости электрического поля будем использовать неоновую, люминесцентную или любую другую газоразрядную лампу, заполненную каким-либо инертным газом при низком давлении. Генератором поля будет служить плазменная лампа Тесла, создающая переменное электрическое поле значительной напряжённости с частотой около 25 кГц.
Если коснуться поверхности плазменной лампы пальцами, происходит концентрация плазменных шнуров
Если поднести индикаторную лампу (даже неисправную, но с целым баллоном) к изолирующей сфере плазменной лампы, она начнёт светиться, регистрируя наличие поля.
Очевидно, что электромагнитное поле проникает сквозь стеклянные оболочки обеих ламп, поле возбуждает электроны верхних оболочек атомов газа, последние при возврате в исходное состояние генерируют свет.
Если поднести к поверхности лампы руку, то можно наблюдать утолщение плазменного шнура, поскольку мы создаём в точке соприкосновения повышенную напряжённость электрического поля.
Оценка напряжённости электрического поля с помощью осциллографа
Подключим к входу осциллографа зонд, изготовленный из куска проволоки длиной около 15 см, и поднесём его к лампе Тесла. На экране осциллографа наблюдаем индуцированные колебания с той же частотой 25 кГц и размахом 25 вольт. На электрод лампы подается переменное высокое напряжение, генерирующее в пространстве переменное электрическое поле. Увеличивая расстояние между лампой и проводом, будем наблюдать уменьшение размаха сигнала (рис. 1–3). По уменьшению амплитуды сигнала на осциллографе можно сделать вывод, что напряжённость поля убывает с расстоянием.
Экранировка электромагнитного поля
Подключим к входу осциллографа экранированный измерительный кабель (рис. 4). При этом размах сигнала, регистрируемый осциллографом, упадёт почти до нуля. Экран кабеля выполняет роль клетки Фарадея, защищая сигнальный провод от электромагнитных наводок, создаваемых плазменной лампой.
Автор статьи: Сергей Акишкин
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
киловольт на метр [кВ/м] в ньютон на кулон [Н/Кл] • Конвертер напряжённости электрического поля • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения
Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.
Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др.
единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
1 киловольт на метр [кВ/м] = 1000 ньютон на кулон [Н/Кл]
Общие сведения
Мы живём в океане магнитных и электрических полей. Подобно поведению океана в штиль эти поля могут быть более и менее стабильными, превращаясь в шторм в настоящие бури.
Нам с детства известно свойство магнитной стрелки компаса указывать на север под действием постоянного геомагнитного поля Земли. В своё время изобретение компаса сыграло огромную роль в истории человечества, особенно с развитием мореплавания.
В отличие от магнитного поля, электрическое поле Земли почти ничем не проявляет себя в обыденной жизни, и без специальных приборов мы выявить его, как правило, не можем. Хотя иногда мы наблюдаем проявление электрического поля, расчёсывая вымытые и высушенные волосы пластмассовой расчёской или проводя той же расчёской над кусочками целлофана или бумаги, которые, преодолевая земное притяжение, подпрыгивают со стола, прилипая к расчёске.
Но стоит прийти электрической буре, как мы чувствуем её приближение без всяких приборов. Мы видим сполохи далёких зарниц приближающейся грозы, и слышим далекие раскаты грома. Появляются помехи при приёме радио и телевизионных сигналов; разряды молний могут вывести из строя радио- и электронную аппаратуру, линии связи и электропередач.
Нью-Йорк
Примером может служить авария электроснабжения в Нью-Йорке в 1977 году, когда, после серии попаданий молний в различные ЛЭП, без электроснабжения остался почти весь восьмимиллионный город. Геомагнитные бури космических масштабов также могут привести к авариям электроснабжения городов и стран (Квебекская авария в 1989 году), или вызвать перебои в телеграфной связи на целых континентах (Событие Каррингтона в 1859 году).
В то же время, возмущения магнитного поля на поверхности Земли во время геомагнитной бури составляют в среднем менее 1% от величины стационарного значения.
По современным представлениям, отдельные изменяющиеся во времени электрические и магнитные поля образуют единые электромагнитные поля, изменяющиеся с меньшей или большей частотой. Их спектр чрезвычайно широк — от инфранизких частот в доли герца до квантов гамма-излучения с частотой в эксагерцы.
Любопытный, но малоизвестный факт: в узком радиодиапазоне спектра, на котором ведётся телевизионное вещание и работают спутники связи, мощность излучаемого Землёй сигнала превосходит мощность излучения Солнца! Некоторые радиоастрономы предлагают вести поиск внеземных цивилизаций, сравнимых с нашей цивилизацией, по этому признаку. Правда, другие учёные считают его просто признаком нашей технологической отсталости и неумением разумно распорядиться энергетическими ресурсами.
Важнейшей характеристикой электрического (равно как и магнитного) поля является его напряжённость.
Превышение этого параметра выше определённого значения для данной среды (для воздуха это 30 кВ/см) приводит к электрическому пробою — искровому разряду. В наших зажигалках мощность разряда настолько мала, что его энергии хватает только на нагрев газа до температуры возгорания.
Ионосфера и разряды молний
Мощность отдельной молнии при средних значениях напряжения в 20 млн. вольт и тока в 20 тысяч ампер может составлять 200 млн киловатт (учитывая, что при разряде молнии напряжение падает с максимального значения до нуля). А за одну мощную грозу выделяется столько же энергии, сколько потребляет всё население США за 20 минут.
Учитывая то обстоятельство, что на Земле ежесекундно гремят более 2000 гроз одновременно, освоение энергии атмосферного электричества представляется чрезвычайно заманчивым. Существуют множество проектов по перехвату молний специальными громоотводами или инициализации разряда молнии; в этом плане мы уже имеем технологии, позволяющие вызвать разряд запуском малых ракет или воздушных змеев, связанных проводниками с поверхностью Земли.
Более перспективными представляются разработки на основе ионизации атмосферы лучами мощных лазеров или микроволнового излучения и создании таким образом проводящих каналов для разряда молний, что позволяет устранить необходимость материальных затрат, связанных с испарением проводников после удара молнии.
По сути дела нам не требуется генерации собственно электричества — остаётся только организовать его приём, хранение и преобразование в более удобную для практических целей форму — но пока эта задача возлагается на будущие технологии и устройства. Возможным решением проблем могут стать новые материалы вроде графена, и супермагниты на сверхпроводниках, либо создание ионисторов с невероятно высокой плотностью запасаемой энергии.
Физика полярного сияния та же, что свечение газоразрядных ламп в электромагнитном поле (см. иллюстрации ниже) — возбуждение атомов газов с последующим переходом в обычное состояние, при котором и происходит выделение энергии в форме свечения.
А может быть осуществится мечта гения от электричества — американца сербского происхождения Николы Теслы; и мы сумеем преобразовать энергию гроз в единое энергетическое поле, которое позволит получать электроэнергию в требуемом количестве в любом месте Земли и даже в её атмосфере.
Ведь удалось же Тесле во время проведения экспериментов по получению искусственных молний в июне 1889 года в своей лаборатории, расположенной в Колорадо-Спрингс, добиться такой передачи электрической мощности без проводов, что лошади в округе валились с ног, получив электрический удар через металлические подковы! Бабочки летали в ореоле огоньков святого Эльма, меж ног пешеходов проскакивали искры, такие же искры сыпались из водопроводных кранов. Может быть, из-за таких вот опытов многие современники считали Теслу просто опасным безумцем.
Но, говорят же, что если опережаете человечество на один шаг — вы точно гений! Но если на два шага — вы безумец!
Историческая справка
Слева направо: Джеймс Клерк Максвелл, Шарль Кулон, Майкл Фарадей; источник: commons.wikimedia.org
Понятие напряжённости электрического поля непосредственно связано с понятием электрических зарядов и создаваемых этими зарядами электрических полей.
Визуализация силовых линий электрического поля с помощью перманганата калия; на фильтровальную бумагу, пропитанную слабым раствором хлористого натрия, поставлены два электрода, на которые подано постоянное напряжение 30 В
Открытый французским учёным Шарлем Кулоном в 1785 году закон взаимодействия электрических зарядов только дал в руки физиков инструмент для расчёта взаимодействия как такового.
Этот закон был поразительно похож на закон всемирного тяготения Ньютона, открытый ранее, хотя и имел существенное отличие: он допускал наличие зарядов разных знаков, а масса в законе всемирного тяготения имеет только один знак, т.е. материальные тела могли только притягиваться.
Подобно Ньютону, который не раскрыл причин гравитационного взаимодействия, Кулон также не смог пояснить причин взаимодействия электрических зарядов.
Лучшие умы того времени предлагали различные теории происхождение этих сил, в их число входили теории близкодействия и дальнодействия. Первая предполагала наличие некоторого промежуточного агента — мирового эфира с совершенно экзотическими свойствами. Например, ему приписывалась огромная упругость с ничтожной плотностью и вязкостью. Это было связано с преобладающими на тот момент развития науки механистическими представлениями о среде передачи сил как о некоторой жидкости. Противоречивые результаты опытов по изучения свойств эфира окончательно были похоронены уже в 20-ом веке в результате экспериментов американского физика Альберта Майкельсона и специальной теорией относительности Альберта Эйнштейна.
Визуализация силовых линий электрического поля с помощью моторного масла и манной крупы; манная крупа и масло являются диэлектриками; под действием напряжения 30 кВ крупинки постепенно выстраиваются вдоль силовых линий, направленных от центра к кольцевому электроду
Прорыв в этом направлении совершили выдающиеся английские физики Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл в конце 19-го века. М. Фарадею удалось воедино связать магнитные и электрические поля посредством введения концепции физического поля и даже визуализировать его с помощью «электрических силовых линий». В современной физике для изображения векторных полей используют силовые линии векторного поля.
Подобно тому, как мы можем визуализировать силовые линии магнитного поля, размещая в поле магнита мелкие железные опилки, Фарадей визуализировал распространение электрического поля, размещая кристаллики диэлектрика хинина в вязкой жидкости — касторовом масле. При этом вблизи заряженных тел кристаллики выстраивались в цепочки причудливой формы в зависимости от распределения зарядов.
Но главная заслуга Фарадея состоит в том, что он ввёл в научный обиход понятие, что электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создаёт в окружающем пространстве электрическое и магнитное (если он движется) поле, а проявление эффектов электромагнетизма суть простое изменение количества силовых линий, охватываемых каким-то контуром.
Визуализация силовых линий электрического поля с помощью моторного масла и манной крупы для двух линейных электродов при напряжении 30 кВ
Под количеством силовых линий он подразумевал напряжённость электрического или магнитного поля.
Великий соотечественник Фарадея Дж. К. Максвелл сумел придать его идеям количественную математическую форму, столь необходимую в физике. Его система уравнений стала основой для изучения как теоретической, так и практической сторон электродинамики. Работа Максвелла поставила крест на концепции дальнодействия: полученный им фундаментальный результат предсказывал конечную скорость распространения электромагнитных взаимодействий в вакууме.
Позднее этот постулат о конечности скорости распространения света, как электромагнитного взаимодействия, был положен гениальным физиком 20-го века Альбертом Эйнштейном в качестве основополагающего постулата его специальной (СТО) и общей (ОТО) теориях относительности.
В современной физике в понятия дальнодействия и близкодействия вкладывается несколько иной смысл: силы, убывающие с расстоянием по законам обратной степени (r-n), считаются дальнодействующими; к ним относятся гравитационное и кулоновское взаимодействия, убывающие пропорционально обратному квадрату расстояния и действующие между объектами в обычном мире.
В атомном мире действуют иные силы, быстро убывающие с расстоянием: к ним относят сильное и слабое взаимодействия. Эти силы действуют между объектами микромира.
Напряжённость электрического поля. Определение
Напряжённость электрического поля — это векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению величины силы, действующей на неподвижный точечный электрический заряд, помещённый в эту точку, к величине заряда.
Она обозначается латинской буквой E (произносится как вектор Е) и рассчитывается исходя из формулы:
E = F/q
где E — вектор напряженности электрического поля, F — вектор силы, действующий на точечный заряд, q — заряд объекта.
В каждой точке пространства существует своё значение вектора напряженности, поскольку поле может изменяться с течением времени, поэтому в качестве аргументов функции, описывающей данное векторное поле напряжённости, входят не только пространственные координаты, но и время.
E = f (x, y, z, t)
Напряжённость электрического поля в Международной системе единиц СИ измеряется в вольтах на метр (В/м) или ньютонах на кулон (Н/Кл).
Помимо основной единицы напряжённости электрического поля используется дольная единица (В/см), в электротехнике применяются кратные единицы (кВ/м или кВ/см).
В странах, где не используются метрические единицы длин, напряжённость электрического поля измеряется в вольтах на дюйм (В/дюйм).
Напряжённость электрического поля. Физика явлений
Как уже было показано выше, расчёты векторных электрических полей (напряжённости поля) физических объектов ведутся с использованием уравнений электростатики Максвелла и теоремы Гаусса-Остроградского, как составной части общих уравнений Максвелла.
При этом необходимо учитывать особенности поведения электрических полей в различных средах, поскольку их проявления резко отличаются в зависимости от конкретного состояния вещества по отношению к электрической проводимости.
Особенности проявления электрического поля в диэлектриках
Конденсаторный электретный микрофон для iPhone
При подаче электрического поля высокой напряжённости на образец из твёрдого диэлектрика, в последнем, как правило, происходит переориентация хаотически расположенных полярных молекул в направлении электрического поля. Это явление называется поляризацией. Даже при снятии электрического поля, эта ориентация сохраняется. Для её устранения требуется приложить поле обратной направленности.
Это явление носит название диэлектрического гистерезиса. Возвращению в исходное состояние диэлектрика могут способствовать и иные методы физического воздействия на образец, чаще всего применяют простой нагрев, при этом тоже происходит фазовый переход диэлектрика в исходное состояние.
Такие материалы получили название сегнетоэлектриков или ферроэлектриков. Среди них особым классом можно выделить вещества, которые имеют очень широкую петлю диэлектрического гистерезиса и способные долгое время находиться в поляризованном состоянии — они называются электретами, по сути дела, играют роль постоянных магнитов в электрическом исполнении, создавая постоянное электрическое поле.
Явление гистерезиса в сегнетоэлектриках
Следует отметить, что название «ферроэлектрики» никак не связано с железом; оно появилось в связи с тем, что явление сегнетоэлектричества аналогично явлению ферромагнетизма. В английском языке явление сегнетоэлектричества так и называется: ferroelectricity.
Под действием переменного электрического поля молекулы диэлектрика ведут себя несколько по-иному, постоянно меняя пространственную ориентацию присущих им зарядов каждый полупериод приложенного поля. Понимание этих процессов заложил британский учёный Дж. К. Максвелл, который ввёл в обиход науки об электричестве понятие токов смещения.
Суть явления состоит в том, что под действием переменного тока связанные заряды — электроны и ядра — в молекулах диэлектрика колеблются относительно центра молекулы, реагируя на приложенное переменное электрическое поле.
Особенности проявления электрического поля на поверхности металлов
Совершенно иным является взаимодействие электрического поля с металлами. Из-за наличия в них свободных зарядов (электронов) по отношению к любому электрическому или электромагнитному полю, они ведут себя подобно оптическому зеркалу в отношении света.
Направленные параболические антенны спутниковой связи
На этом принципе построены многие направленные антенны для приёма радиосигналов — вне зависимости от конкретной конструкции антенны, в них обязательно присутствует один элемент — отражатель (или дефлектор), который позволяет значительно увеличить принимаемый радиосигнал и тем самым улучшить качество приёма.
Он может выглядеть совершенно по-разному, вплоть до полного аналога обычному зеркалу в виде параболических отражателей антенн для приёма спутниковых сигналов. По сути дела дефлектор является просто концентратором напряжённости электромагнитного поля.
Поскольку металлы отражают электрические и электромагнитные поля, на этом же принципе построена клетка электростатической защиты — так называемая клетка или щит Фарадея — металлы полностью изолируют пространство в них от действия электрического, да и электромагнитного поля. Об этом прекрасно знал гений электричества Никола Тесла, и поражал непросвещённую публику появлением в такой клетке в ореоле электрических разрядов, создаваемых его резонансным трансформатором. Теперь мы называем его трансформатором (или катушкой) Тесла.
Катушка Тесла и беличье колесо для человека в Канадском музее науки и техники. Чтобы возникла искра, посетитель музея должен выработать примерно 100 Вт энергии.
В 1997 году физик из Калифорнии Остин Ричардс создал гибкий костюм электростатической защиты, который защищал его от разрядов катушки Тесла, и с 1998 года он выступает по всему миру под псевдонимом Доктор МегаВольт в шоу «Полыхающий человек ».
Между прочим, современные помещения для скрытых переговоров выполнены на том же принципе клетки Фарадея; правда, изобретателям из закрытых научно-исследовательских институтов КГБ СССР удалось при постройке здания посольства США в своё время обойти американских инженеров: подслушивающие устройства встраивались в виде изолированных конструкций в несущие стены здания. Предполагалось, что под действием внешнего облучения они будут генерировать ответный промодулированный сигнал, и выдавать секреты переговоров американских дипломатов.
Практические примеры приборов и установок, использующих электрическое поле
Помещение с электронным микроскопом должно иметь хорошую звукоизоляцию, поэтому оно похоже на студию звукозаписи — только окошка не хватает
Существует множество примеров как использования электрического поля, так и борьбы с ним.
Сканирующий туннельный микроскоп
Одним из принципов работы сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) является создание такой напряженности электрического поля между исследуемым образцом и острой иглой-зондом, чтобы она превышала работу выхода электронов из образца.
Это достигается приложением небольшой разности потенциала между образцом и зондом, и их сближением на расстояние менее одного нанометра. Затем, перемещая зонд над поверхностью, за счёт измерения протекающего туннельного тока можно получить профили образца и построить изображение его поверхности.
Сотни высотных зондов ежедневно запускаются с помощью наполненных водородом шаров метеостанциями по всему миру; такие зонды, как этот, находящийся в Канадском музее науки и техники, запускались в середине прошлого века
Учитывая чувствительность прибора к механическим вибрациям, к помещениям, в которых размещаются СТМ, предъявляются особые требования: в частности, поверхности стен, потолки и полы помещений оснащаются акустической защитой, поглощающей звуковые колебания.
Измерительные приборы и приборы оповещения
Согласно требованиям охраны труда, помещения классифицируются по уровню напряжённости электрического поля. В зависимости от этого уровня время пребывания технического персонала в таких помещениях строго регламентируется.
Замеры напряжённости производится специальными приборами.
Метеоцентры разных стран контролируют электрическое поле Земли, измеряя его напряжённость как на поверхности, так и в различных слоях атмосферы с помощью высотных зондов.
Электромонтёры установок и линий высокого напряжения для сигнализации об опасном сближении с токоведущими частями, находящимися под напряжением, используют приборы оповещения, измеряющие напряжённость электрического поля.
Электростатическая и электромагнитная защита
Ёще сам Фарадей, при проведении химических опытов, для исключения влияния сторонних электрических полей на результаты экспериментов, применял изобретённое им в 1836 году устройство электростатической защиты, известное ныне как клетка Фарадея. Оно может быть выполнено в виде сплошной проводящей оболочки с отверстиями или в виде сетки из проводящих материалов.
Микроволновая печь, по сути, представляет собой клетку Фарадея, только в ней экранируется внутреннее излучение, а не внешнее; на нижнем снимке видно, что размер ячейки сетки примерно 3 мм, что значительно меньше длины волны электромагнитного излучения в печи, равной 12 см
Это же устройство может с успехом применяться для экранировки электромагнитных излучений с длиной волны, существенно превышающей размеры ячеек сетки или отверстий.
В современной технике клетками Фарадея оснащаются физические лаборатории и установки, лаборатории аналитической химии и измерительной техники, помещения для ведения секретных переговоров и даже помещения для заседания конклава кардиналов, на котором проводились последние выборы Папы римского.
Поскольку физические методы исследований широко применяются в современной медицине, помещения диагностических центров также оснащаются клетками Фарадея — примером могут служить кабинеты, в которых проводится магниторезонансная томография.
Даже в привычной всем бытовой микроволновой печи камера разогрева конструктивно выполнена в виде клетки Фарадея, а оптически прозрачное окошко в ней, сделанное по специальной технологии, не прозрачно для микроволнового излучения.
Экраны соединительных проводов и коаксиальных кабелей, широко применяющиеся в радиотехнике, компьютерной технике и технике связи для защиты от внешнего электромагнитного излучения и излучения внутреннего сигнала во внешнюю среду, тоже являются своеобразными клетками Фарадея.
Опыты по воздействию электрического поля на металлы и газы
Никуда не подключенные тонкие люминесцентные лампы от плоского дисплея можно зажечь с помощью плазменной лампы
Зажигание неоновой лампы с помощью плазменной лампы
Учитывая, что непосредственное точное измерение напряжённости электрического поля требует специальных приборов, ограничимся иллюстрацией его свойств.
Плазменная лампа
В качестве индикатора напряжённости электрического поля будем использовать неоновую, люминесцентную или любую другую газоразрядную лампу, заполненную каким-либо инертным газом при низком давлении. Генератором поля будет служить плазменная лампа Тесла, создающая переменное электрическое поле значительной напряжённости с частотой около 25 кГц.
Если коснуться поверхности плазменной лампы пальцами, происходит концентрация плазменных шнуров
Если поднести индикаторную лампу (даже неисправную, но с целым баллоном) к изолирующей сфере плазменной лампы, она начнёт светиться, регистрируя наличие поля.
Очевидно, что электромагнитное поле проникает сквозь стеклянные оболочки обеих ламп, поле возбуждает электроны верхних оболочек атомов газа, последние при возврате в исходное состояние генерируют свет.
Если поднести к поверхности лампы руку, то можно наблюдать утолщение плазменного шнура, поскольку мы создаём в точке соприкосновения повышенную напряжённость электрического поля.
Оценка напряжённости электрического поля с помощью осциллографа
Подключим к входу осциллографа зонд, изготовленный из куска проволоки длиной около 15 см, и поднесём его к лампе Тесла. На экране осциллографа наблюдаем индуцированные колебания с той же частотой 25 кГц и размахом 25 вольт. На электрод лампы подается переменное высокое напряжение, генерирующее в пространстве переменное электрическое поле. Увеличивая расстояние между лампой и проводом, будем наблюдать уменьшение размаха сигнала (рис. 1–3). По уменьшению амплитуды сигнала на осциллографе можно сделать вывод, что напряжённость поля убывает с расстоянием.
Экранировка электромагнитного поля
Подключим к входу осциллографа экранированный измерительный кабель (рис. 4). При этом размах сигнала, регистрируемый осциллографом, упадёт почти до нуля. Экран кабеля выполняет роль клетки Фарадея, защищая сигнальный провод от электромагнитных наводок, создаваемых плазменной лампой.
Автор статьи: Сергей Акишкин
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
киловольт на метр [кВ/м] в ньютон на кулон [Н/Кл] • Конвертер напряжённости электрического поля • Электротехника • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения
Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.
Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др.
единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
1 киловольт на метр [кВ/м] = 1000 ньютон на кулон [Н/Кл]
Общие сведения
Мы живём в океане магнитных и электрических полей. Подобно поведению океана в штиль эти поля могут быть более и менее стабильными, превращаясь в шторм в настоящие бури.
Нам с детства известно свойство магнитной стрелки компаса указывать на север под действием постоянного геомагнитного поля Земли. В своё время изобретение компаса сыграло огромную роль в истории человечества, особенно с развитием мореплавания.
В отличие от магнитного поля, электрическое поле Земли почти ничем не проявляет себя в обыденной жизни, и без специальных приборов мы выявить его, как правило, не можем. Хотя иногда мы наблюдаем проявление электрического поля, расчёсывая вымытые и высушенные волосы пластмассовой расчёской или проводя той же расчёской над кусочками целлофана или бумаги, которые, преодолевая земное притяжение, подпрыгивают со стола, прилипая к расчёске.
Но стоит прийти электрической буре, как мы чувствуем её приближение без всяких приборов. Мы видим сполохи далёких зарниц приближающейся грозы, и слышим далекие раскаты грома. Появляются помехи при приёме радио и телевизионных сигналов; разряды молний могут вывести из строя радио- и электронную аппаратуру, линии связи и электропередач.
Нью-Йорк
Примером может служить авария электроснабжения в Нью-Йорке в 1977 году, когда, после серии попаданий молний в различные ЛЭП, без электроснабжения остался почти весь восьмимиллионный город. Геомагнитные бури космических масштабов также могут привести к авариям электроснабжения городов и стран (Квебекская авария в 1989 году), или вызвать перебои в телеграфной связи на целых континентах (Событие Каррингтона в 1859 году).
В то же время, возмущения магнитного поля на поверхности Земли во время геомагнитной бури составляют в среднем менее 1% от величины стационарного значения.
По современным представлениям, отдельные изменяющиеся во времени электрические и магнитные поля образуют единые электромагнитные поля, изменяющиеся с меньшей или большей частотой. Их спектр чрезвычайно широк — от инфранизких частот в доли герца до квантов гамма-излучения с частотой в эксагерцы.
Любопытный, но малоизвестный факт: в узком радиодиапазоне спектра, на котором ведётся телевизионное вещание и работают спутники связи, мощность излучаемого Землёй сигнала превосходит мощность излучения Солнца! Некоторые радиоастрономы предлагают вести поиск внеземных цивилизаций, сравнимых с нашей цивилизацией, по этому признаку. Правда, другие учёные считают его просто признаком нашей технологической отсталости и неумением разумно распорядиться энергетическими ресурсами.
Важнейшей характеристикой электрического (равно как и магнитного) поля является его напряжённость.
Превышение этого параметра выше определённого значения для данной среды (для воздуха это 30 кВ/см) приводит к электрическому пробою — искровому разряду. В наших зажигалках мощность разряда настолько мала, что его энергии хватает только на нагрев газа до температуры возгорания.
Ионосфера и разряды молний
Мощность отдельной молнии при средних значениях напряжения в 20 млн. вольт и тока в 20 тысяч ампер может составлять 200 млн киловатт (учитывая, что при разряде молнии напряжение падает с максимального значения до нуля). А за одну мощную грозу выделяется столько же энергии, сколько потребляет всё население США за 20 минут.
Учитывая то обстоятельство, что на Земле ежесекундно гремят более 2000 гроз одновременно, освоение энергии атмосферного электричества представляется чрезвычайно заманчивым. Существуют множество проектов по перехвату молний специальными громоотводами или инициализации разряда молнии; в этом плане мы уже имеем технологии, позволяющие вызвать разряд запуском малых ракет или воздушных змеев, связанных проводниками с поверхностью Земли.
Более перспективными представляются разработки на основе ионизации атмосферы лучами мощных лазеров или микроволнового излучения и создании таким образом проводящих каналов для разряда молний, что позволяет устранить необходимость материальных затрат, связанных с испарением проводников после удара молнии.
По сути дела нам не требуется генерации собственно электричества — остаётся только организовать его приём, хранение и преобразование в более удобную для практических целей форму — но пока эта задача возлагается на будущие технологии и устройства. Возможным решением проблем могут стать новые материалы вроде графена, и супермагниты на сверхпроводниках, либо создание ионисторов с невероятно высокой плотностью запасаемой энергии.
Физика полярного сияния та же, что свечение газоразрядных ламп в электромагнитном поле (см. иллюстрации ниже) — возбуждение атомов газов с последующим переходом в обычное состояние, при котором и происходит выделение энергии в форме свечения.
А может быть осуществится мечта гения от электричества — американца сербского происхождения Николы Теслы; и мы сумеем преобразовать энергию гроз в единое энергетическое поле, которое позволит получать электроэнергию в требуемом количестве в любом месте Земли и даже в её атмосфере.
Ведь удалось же Тесле во время проведения экспериментов по получению искусственных молний в июне 1889 года в своей лаборатории, расположенной в Колорадо-Спрингс, добиться такой передачи электрической мощности без проводов, что лошади в округе валились с ног, получив электрический удар через металлические подковы! Бабочки летали в ореоле огоньков святого Эльма, меж ног пешеходов проскакивали искры, такие же искры сыпались из водопроводных кранов. Может быть, из-за таких вот опытов многие современники считали Теслу просто опасным безумцем.
Но, говорят же, что если опережаете человечество на один шаг — вы точно гений! Но если на два шага — вы безумец!
Историческая справка
Слева направо: Джеймс Клерк Максвелл, Шарль Кулон, Майкл Фарадей; источник: commons.wikimedia.org
Понятие напряжённости электрического поля непосредственно связано с понятием электрических зарядов и создаваемых этими зарядами электрических полей.
Визуализация силовых линий электрического поля с помощью перманганата калия; на фильтровальную бумагу, пропитанную слабым раствором хлористого натрия, поставлены два электрода, на которые подано постоянное напряжение 30 В
Открытый французским учёным Шарлем Кулоном в 1785 году закон взаимодействия электрических зарядов только дал в руки физиков инструмент для расчёта взаимодействия как такового.
Этот закон был поразительно похож на закон всемирного тяготения Ньютона, открытый ранее, хотя и имел существенное отличие: он допускал наличие зарядов разных знаков, а масса в законе всемирного тяготения имеет только один знак, т.е. материальные тела могли только притягиваться.
Подобно Ньютону, который не раскрыл причин гравитационного взаимодействия, Кулон также не смог пояснить причин взаимодействия электрических зарядов.
Лучшие умы того времени предлагали различные теории происхождение этих сил, в их число входили теории близкодействия и дальнодействия. Первая предполагала наличие некоторого промежуточного агента — мирового эфира с совершенно экзотическими свойствами. Например, ему приписывалась огромная упругость с ничтожной плотностью и вязкостью. Это было связано с преобладающими на тот момент развития науки механистическими представлениями о среде передачи сил как о некоторой жидкости. Противоречивые результаты опытов по изучения свойств эфира окончательно были похоронены уже в 20-ом веке в результате экспериментов американского физика Альберта Майкельсона и специальной теорией относительности Альберта Эйнштейна.
Визуализация силовых линий электрического поля с помощью моторного масла и манной крупы; манная крупа и масло являются диэлектриками; под действием напряжения 30 кВ крупинки постепенно выстраиваются вдоль силовых линий, направленных от центра к кольцевому электроду
Прорыв в этом направлении совершили выдающиеся английские физики Майкл Фарадей и Джеймс Клерк Максвелл в конце 19-го века. М. Фарадею удалось воедино связать магнитные и электрические поля посредством введения концепции физического поля и даже визуализировать его с помощью «электрических силовых линий». В современной физике для изображения векторных полей используют силовые линии векторного поля.
Подобно тому, как мы можем визуализировать силовые линии магнитного поля, размещая в поле магнита мелкие железные опилки, Фарадей визуализировал распространение электрического поля, размещая кристаллики диэлектрика хинина в вязкой жидкости — касторовом масле. При этом вблизи заряженных тел кристаллики выстраивались в цепочки причудливой формы в зависимости от распределения зарядов.
Но главная заслуга Фарадея состоит в том, что он ввёл в научный обиход понятие, что электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создаёт в окружающем пространстве электрическое и магнитное (если он движется) поле, а проявление эффектов электромагнетизма суть простое изменение количества силовых линий, охватываемых каким-то контуром.
Визуализация силовых линий электрического поля с помощью моторного масла и манной крупы для двух линейных электродов при напряжении 30 кВ
Под количеством силовых линий он подразумевал напряжённость электрического или магнитного поля.
Великий соотечественник Фарадея Дж. К. Максвелл сумел придать его идеям количественную математическую форму, столь необходимую в физике. Его система уравнений стала основой для изучения как теоретической, так и практической сторон электродинамики. Работа Максвелла поставила крест на концепции дальнодействия: полученный им фундаментальный результат предсказывал конечную скорость распространения электромагнитных взаимодействий в вакууме.
Позднее этот постулат о конечности скорости распространения света, как электромагнитного взаимодействия, был положен гениальным физиком 20-го века Альбертом Эйнштейном в качестве основополагающего постулата его специальной (СТО) и общей (ОТО) теориях относительности.
В современной физике в понятия дальнодействия и близкодействия вкладывается несколько иной смысл: силы, убывающие с расстоянием по законам обратной степени (r-n), считаются дальнодействующими; к ним относятся гравитационное и кулоновское взаимодействия, убывающие пропорционально обратному квадрату расстояния и действующие между объектами в обычном мире.
В атомном мире действуют иные силы, быстро убывающие с расстоянием: к ним относят сильное и слабое взаимодействия. Эти силы действуют между объектами микромира.
Напряжённость электрического поля. Определение
Напряжённость электрического поля — это векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению величины силы, действующей на неподвижный точечный электрический заряд, помещённый в эту точку, к величине заряда.
Она обозначается латинской буквой E (произносится как вектор Е) и рассчитывается исходя из формулы:
E = F/q
где E — вектор напряженности электрического поля, F — вектор силы, действующий на точечный заряд, q — заряд объекта.
В каждой точке пространства существует своё значение вектора напряженности, поскольку поле может изменяться с течением времени, поэтому в качестве аргументов функции, описывающей данное векторное поле напряжённости, входят не только пространственные координаты, но и время.
E = f (x, y, z, t)
Напряжённость электрического поля в Международной системе единиц СИ измеряется в вольтах на метр (В/м) или ньютонах на кулон (Н/Кл).
Помимо основной единицы напряжённости электрического поля используется дольная единица (В/см), в электротехнике применяются кратные единицы (кВ/м или кВ/см).
В странах, где не используются метрические единицы длин, напряжённость электрического поля измеряется в вольтах на дюйм (В/дюйм).
Напряжённость электрического поля. Физика явлений
Как уже было показано выше, расчёты векторных электрических полей (напряжённости поля) физических объектов ведутся с использованием уравнений электростатики Максвелла и теоремы Гаусса-Остроградского, как составной части общих уравнений Максвелла.
При этом необходимо учитывать особенности поведения электрических полей в различных средах, поскольку их проявления резко отличаются в зависимости от конкретного состояния вещества по отношению к электрической проводимости.
Особенности проявления электрического поля в диэлектриках
Конденсаторный электретный микрофон для iPhone
При подаче электрического поля высокой напряжённости на образец из твёрдого диэлектрика, в последнем, как правило, происходит переориентация хаотически расположенных полярных молекул в направлении электрического поля. Это явление называется поляризацией. Даже при снятии электрического поля, эта ориентация сохраняется. Для её устранения требуется приложить поле обратной направленности.
Это явление носит название диэлектрического гистерезиса. Возвращению в исходное состояние диэлектрика могут способствовать и иные методы физического воздействия на образец, чаще всего применяют простой нагрев, при этом тоже происходит фазовый переход диэлектрика в исходное состояние.
Такие материалы получили название сегнетоэлектриков или ферроэлектриков. Среди них особым классом можно выделить вещества, которые имеют очень широкую петлю диэлектрического гистерезиса и способные долгое время находиться в поляризованном состоянии — они называются электретами, по сути дела, играют роль постоянных магнитов в электрическом исполнении, создавая постоянное электрическое поле.
Явление гистерезиса в сегнетоэлектриках
Следует отметить, что название «ферроэлектрики» никак не связано с железом; оно появилось в связи с тем, что явление сегнетоэлектричества аналогично явлению ферромагнетизма. В английском языке явление сегнетоэлектричества так и называется: ferroelectricity.
Под действием переменного электрического поля молекулы диэлектрика ведут себя несколько по-иному, постоянно меняя пространственную ориентацию присущих им зарядов каждый полупериод приложенного поля. Понимание этих процессов заложил британский учёный Дж. К. Максвелл, который ввёл в обиход науки об электричестве понятие токов смещения.
Суть явления состоит в том, что под действием переменного тока связанные заряды — электроны и ядра — в молекулах диэлектрика колеблются относительно центра молекулы, реагируя на приложенное переменное электрическое поле.
Особенности проявления электрического поля на поверхности металлов
Совершенно иным является взаимодействие электрического поля с металлами. Из-за наличия в них свободных зарядов (электронов) по отношению к любому электрическому или электромагнитному полю, они ведут себя подобно оптическому зеркалу в отношении света.
Направленные параболические антенны спутниковой связи
На этом принципе построены многие направленные антенны для приёма радиосигналов — вне зависимости от конкретной конструкции антенны, в них обязательно присутствует один элемент — отражатель (или дефлектор), который позволяет значительно увеличить принимаемый радиосигнал и тем самым улучшить качество приёма.
Он может выглядеть совершенно по-разному, вплоть до полного аналога обычному зеркалу в виде параболических отражателей антенн для приёма спутниковых сигналов. По сути дела дефлектор является просто концентратором напряжённости электромагнитного поля.
Поскольку металлы отражают электрические и электромагнитные поля, на этом же принципе построена клетка электростатической защиты — так называемая клетка или щит Фарадея — металлы полностью изолируют пространство в них от действия электрического, да и электромагнитного поля. Об этом прекрасно знал гений электричества Никола Тесла, и поражал непросвещённую публику появлением в такой клетке в ореоле электрических разрядов, создаваемых его резонансным трансформатором. Теперь мы называем его трансформатором (или катушкой) Тесла.
Катушка Тесла и беличье колесо для человека в Канадском музее науки и техники. Чтобы возникла искра, посетитель музея должен выработать примерно 100 Вт энергии.
В 1997 году физик из Калифорнии Остин Ричардс создал гибкий костюм электростатической защиты, который защищал его от разрядов катушки Тесла, и с 1998 года он выступает по всему миру под псевдонимом Доктор МегаВольт в шоу «Полыхающий человек ».
Между прочим, современные помещения для скрытых переговоров выполнены на том же принципе клетки Фарадея; правда, изобретателям из закрытых научно-исследовательских институтов КГБ СССР удалось при постройке здания посольства США в своё время обойти американских инженеров: подслушивающие устройства встраивались в виде изолированных конструкций в несущие стены здания. Предполагалось, что под действием внешнего облучения они будут генерировать ответный промодулированный сигнал, и выдавать секреты переговоров американских дипломатов.
Практические примеры приборов и установок, использующих электрическое поле
Помещение с электронным микроскопом должно иметь хорошую звукоизоляцию, поэтому оно похоже на студию звукозаписи — только окошка не хватает
Существует множество примеров как использования электрического поля, так и борьбы с ним.
Сканирующий туннельный микроскоп
Одним из принципов работы сканирующего туннельного микроскопа (СТМ) является создание такой напряженности электрического поля между исследуемым образцом и острой иглой-зондом, чтобы она превышала работу выхода электронов из образца.
Это достигается приложением небольшой разности потенциала между образцом и зондом, и их сближением на расстояние менее одного нанометра. Затем, перемещая зонд над поверхностью, за счёт измерения протекающего туннельного тока можно получить профили образца и построить изображение его поверхности.
Сотни высотных зондов ежедневно запускаются с помощью наполненных водородом шаров метеостанциями по всему миру; такие зонды, как этот, находящийся в Канадском музее науки и техники, запускались в середине прошлого века
Учитывая чувствительность прибора к механическим вибрациям, к помещениям, в которых размещаются СТМ, предъявляются особые требования: в частности, поверхности стен, потолки и полы помещений оснащаются акустической защитой, поглощающей звуковые колебания.
Измерительные приборы и приборы оповещения
Согласно требованиям охраны труда, помещения классифицируются по уровню напряжённости электрического поля. В зависимости от этого уровня время пребывания технического персонала в таких помещениях строго регламентируется.
Замеры напряжённости производится специальными приборами.
Метеоцентры разных стран контролируют электрическое поле Земли, измеряя его напряжённость как на поверхности, так и в различных слоях атмосферы с помощью высотных зондов.
Электромонтёры установок и линий высокого напряжения для сигнализации об опасном сближении с токоведущими частями, находящимися под напряжением, используют приборы оповещения, измеряющие напряжённость электрического поля.
Электростатическая и электромагнитная защита
Ёще сам Фарадей, при проведении химических опытов, для исключения влияния сторонних электрических полей на результаты экспериментов, применял изобретённое им в 1836 году устройство электростатической защиты, известное ныне как клетка Фарадея. Оно может быть выполнено в виде сплошной проводящей оболочки с отверстиями или в виде сетки из проводящих материалов.
Микроволновая печь, по сути, представляет собой клетку Фарадея, только в ней экранируется внутреннее излучение, а не внешнее; на нижнем снимке видно, что размер ячейки сетки примерно 3 мм, что значительно меньше длины волны электромагнитного излучения в печи, равной 12 см
Это же устройство может с успехом применяться для экранировки электромагнитных излучений с длиной волны, существенно превышающей размеры ячеек сетки или отверстий.
В современной технике клетками Фарадея оснащаются физические лаборатории и установки, лаборатории аналитической химии и измерительной техники, помещения для ведения секретных переговоров и даже помещения для заседания конклава кардиналов, на котором проводились последние выборы Папы римского.
Поскольку физические методы исследований широко применяются в современной медицине, помещения диагностических центров также оснащаются клетками Фарадея — примером могут служить кабинеты, в которых проводится магниторезонансная томография.
Даже в привычной всем бытовой микроволновой печи камера разогрева конструктивно выполнена в виде клетки Фарадея, а оптически прозрачное окошко в ней, сделанное по специальной технологии, не прозрачно для микроволнового излучения.
Экраны соединительных проводов и коаксиальных кабелей, широко применяющиеся в радиотехнике, компьютерной технике и технике связи для защиты от внешнего электромагнитного излучения и излучения внутреннего сигнала во внешнюю среду, тоже являются своеобразными клетками Фарадея.
Опыты по воздействию электрического поля на металлы и газы
Никуда не подключенные тонкие люминесцентные лампы от плоского дисплея можно зажечь с помощью плазменной лампы
Зажигание неоновой лампы с помощью плазменной лампы
Учитывая, что непосредственное точное измерение напряжённости электрического поля требует специальных приборов, ограничимся иллюстрацией его свойств.
Плазменная лампа
В качестве индикатора напряжённости электрического поля будем использовать неоновую, люминесцентную или любую другую газоразрядную лампу, заполненную каким-либо инертным газом при низком давлении. Генератором поля будет служить плазменная лампа Тесла, создающая переменное электрическое поле значительной напряжённости с частотой около 25 кГц.
Если коснуться поверхности плазменной лампы пальцами, происходит концентрация плазменных шнуров
Если поднести индикаторную лампу (даже неисправную, но с целым баллоном) к изолирующей сфере плазменной лампы, она начнёт светиться, регистрируя наличие поля.
Очевидно, что электромагнитное поле проникает сквозь стеклянные оболочки обеих ламп, поле возбуждает электроны верхних оболочек атомов газа, последние при возврате в исходное состояние генерируют свет.
Если поднести к поверхности лампы руку, то можно наблюдать утолщение плазменного шнура, поскольку мы создаём в точке соприкосновения повышенную напряжённость электрического поля.
Оценка напряжённости электрического поля с помощью осциллографа
Подключим к входу осциллографа зонд, изготовленный из куска проволоки длиной около 15 см, и поднесём его к лампе Тесла. На экране осциллографа наблюдаем индуцированные колебания с той же частотой 25 кГц и размахом 25 вольт. На электрод лампы подается переменное высокое напряжение, генерирующее в пространстве переменное электрическое поле. Увеличивая расстояние между лампой и проводом, будем наблюдать уменьшение размаха сигнала (рис. 1–3). По уменьшению амплитуды сигнала на осциллографе можно сделать вывод, что напряжённость поля убывает с расстоянием.
Экранировка электромагнитного поля
Подключим к входу осциллографа экранированный измерительный кабель (рис. 4). При этом размах сигнала, регистрируемый осциллографом, упадёт почти до нуля. Экран кабеля выполняет роль клетки Фарадея, защищая сигнальный провод от электромагнитных наводок, создаваемых плазменной лампой.
Автор статьи: Сергей Акишкин
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
| Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Алфавиты, номиналы, единицы / / Перевод единиц измерения величин. Поделиться:
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Коды баннеров проекта DPVA.ru Консультации и техническая | Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Перевод единиц измерения физических величин. Таблицы перевода единиц величин. Перевод химических и технических единиц измерения величин. Величины измерения. Таблицы соответствия величин. / / Перевод единиц измерения Напряженности электрического поля — таблица
1 абвольт равен 10-8 В. При разности потенциалов в 1 абвольт через сопротивление 1 абом будет протекать ток силой 1 ампер. Для перемещения заряда величиной в 1 абкулон между двумя точками с разностью потенциалов 1 вольт требуется энергия в 1 эрг.
III. Допустимые уровни электромагнитных полей на рабочих местах и в производственных зонах / КонсультантПлюс
III. Допустимые уровни электромагнитных полей
на рабочих местах и в производственных зонах
3.1. Ослабление геомагнитного поля:
3.1.1. Нормирование ослабления геомагнитного поля (ГМП) во внутренних помещениях и его оценка производится на основании определения модуля вектора напряженности (индукции) ГМП H0(B0) в открытом пространстве и модуля вектора напряженности (индукции) во внутренних экранированных помещениях НB(ВB).
3.1.2. Коэффициент ослабления КОГМП геомагнитного поля определяется по формуле:
,
где H0(B0) — модуль вектора напряженности (индукции) ГМП в открытом пространстве;
HB(BB) — модуль вектора напряженности (индукции) ГМП в помещении.
3.1.3. Временно допустимый уровень (ВДУ) коэффициента ослабления ГМП (ВДУ КОГМП) на рабочих местах в помещениях в течение рабочего времени не должен превышать 2,
ВДУ КОГМП <= 2.
3.2. Предельно допустимые уровни электростатического поля:
3.2.1. Напряженность электростатического поля (ЭСП) на рабочих местах не должна превышать 20 кВ/м.
3.2.2. Уровень напряженности ЭСП на поверхности конструкционных и отделочных материалов, изделий и конструкций, используемых при проектировании и производстве объектов водного транспорта и морских сооружений, в условиях эксплуатации не должен превышать 15 кВ/м.
3.3. Предельно допустимые уровни постоянного магнитного поля:
3.3.1. Напряженность (индукция) магнитного поля (МП) на рабочих местах не должна превышать 8 кА/м (10 мТл).
3.4. Предельно допустимые уровни электромагнитного поля частотой 50 Гц:
3.4.1. Допустимый уровень напряженности электрического поля (ЭП) на рабочем месте не должен превышать 5 кВ/м.
3.4.2. Допустимый уровень напряженности (индукции) магнитного поля (МП) не должен превышать 80 А/м (100 мкТл).
3.5. Предельно допустимые уровни электромагнитного поля диапазона частот 10 — 30 кГц:
3.5.1. Напряженность электрического поля (E) не должна превышать 500 В/м.
3.5.2. Напряженность магнитного поля (H) не должна превышать 50 А/м.
3.6. Предельно допустимые уровни электромагнитного поля диапазона частот 30 кГц — 300 МГц:
3.6.1. Нормирование и оценка электромагнитного поля осуществляется по величинам напряженности электрического поля и напряженности магнитного поля.
3.
6.2. Уровни напряженности электрического (E) и магнитного (H) полей в рабочих зонах и на верхних палубах не должны превышать значений, представленных в таблице 2.
Открыть полный текст документа
§4. Электромагнитные поля (ЭМП) и излучения.
а) К источникам ЭМП промышленной частоты относятся ЛЭП до 1150 кВ, ОРУ, коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы.
Длительное воздействие таких полей приводит к расстройствам, которые субъективно выражаются жалобами на головную боль, вялость, расстройство сна, снижение памяти, повышенную раздражительность, апатию, боли в области сердца. Для хронического воздействия ЭМП частотой 50 Гц характерны нарушения ритма и замедление частоты сердечных сокращений, могут появляться функциональные нарушения в ЦНС и сердечно-сосудистой системе, в составе крови.
Поэтому необходимо ограничивать время пребывания человека в зоне действия электрического поля, создаваемого током промышленной частоты напряжением выше 400 кВ.
Нормирование ЭМП промышленной частоты осуществляют по предельно допустимым уровням напряженности электрического и магнитного полей частотой 50 Гц в зависимости от времени пребывания в нем, и регламентируется «Санитарными нормами и правилами выполнения работ в условиях воздействия электрических полей промышленной частоты» № 5802 – 91 и ГОСТ 12.1.002 – 84.
Пребывание в электрическом поле напряженностью до 5 кВ/м включительно допускается в течение всего рабочего дня.
Допустимое время (ч) пребывания в электрическом поле напряженностью 5 – 20 кВ/м:
[час]
где Е – напряженность воздействующего электрического поля в контролируемой зоне (кВ/м).
Допустимое время Т может быть реализовано одноразово или дробно в течение рабочего дня. В остальное время напряженность электрического поля не должна превышать 5 кВ/м.
При Е = 20 – 25 кВ/м время пребывания персонала в электрическом поле не должно превышать 10 минут.
Предельно допустимый уровень напряженности электрического поля устанавливается равным 25 кВ/м.
Согласно «Санитарным нормам и правилам защиты населения от воздействия электрического поля, создаваемого воздушными линиями электропередачи переменного тока промышленной частоты» №2971 – 84. в качестве предельно допустимых уровней приняты следующие значения напряженности электрического поля:
0,5 кВ/м – внутри жилых зданий;
1 кВ/м – на территории жилой застройки;
5 кВ/м – в населенной местности, вне зоны жилой застройки, а также на территории огородов и садов;
10 кВ/м – на участках пересечения ВЛ с автомобильными дорогами I – IV категории;
15 кВ/м – в ненаселенной местности;
20 кВ/м – в труднодоступной местности и на участках специально выгороженных для исключения доступа населения.
б) Воздействие электростатического поля (ЭСП) – (статического электричества) – на человека связано с протеканием через него слабого тока. Наиболее чувствительны к ЭСП ЦНС, сердечно-сосудистая система, анализаторы.
Люди, работающие в зоне воздействия ЭСП, жалуются на раздражительность, головную боль, нарушение сна и др.
Нормирование уровней напряженности ЭСП осуществляется в соответствии с ГОСТ 12.1.045 – 84 в зависимости от времени пребывания персонала на рабочих местах.
Предельно допустимый уровень напряженности ЭСП Епред=60 кВ/м в течение 1 часа.
При напряженности ниже 20 кВ /м время не регламентируется.
В диапазоне Е = 20 – 60 кВ/м допустимое время пребывания персонала в ЭСП без средств защиты
где Ефакт – фактическое значение напряженности ЭСП, кВ/м.
в) Магнитные поля могут быть постоянными (ПМП) от искусственных магнитных материалов и систем, импульсными (ИМП), инфранизкочастотными (с частотой до 50 Гц), переменными (ПеМП). Их действие может быть непрерывным и прерывистым.
При постоянной работе в условиях хронического воздействия МП, превышающих ПДУ, развиваются нарушения функций нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем, пищеварительного тракта, нарушения в крови.
При локальном воздействии могут развиваться вегетативные и трофические нарушения (зуд, бледность или синюшность кожи, отечность или уплотнение, ороговелость).
В соответствии со СН 1742 – 77 напряженность МП на рабочем месте не должна превышать 8 кА/м. Напряженность МП ЛЭП 750 кВ обычно не превышает 20 – 25 А/м, что не представляет опасности.
г) Большую часть спектра неионизирующих ЭМИ составляют радиоволны (3 Гц – 3000 Гц), меньшую часть – колебания оптического диапазона (инфракрасное, видимое, ультрафиолетовое излучения).
В зависимости от частоты падающего ЭМИ ткани органов проявляют различные электрические свойства и ведут себя как проводник или как диэлектрик.
В зависимости от места и условий воздействия ЭМИ различают 4 вида облучения:
профессиональное;
непрофессиональное;
облучение в быту;
облучение в лечебных целях.
По характеру облучения:
общее;
местное.
Степень и характер воздействия ЭМИ на организм определяется плотностью потока энергии, частотой излучения, продолжительностью воздействия, режимом облучения (непрерывный, прерывистый, импульсный), размером облучаемой поверхности, индивидуальными особенностями организма, наличием сопутствующих факторов (повышенная температура окружающего воздуха( выше 280С), наличие рентгеновского излучения).
Относительная биологическая активность импульсных излучений выше непрерывных.
Биологические эффекты от воздействия ЭМИ может проявляться в различной форме: от незначительных функциональных сдвигов до нарушений, свидетельствующих о развитии явной патологии.
Вследствие поглощения энергии ЭМП наблюдается избыточная теплота, увеличивается нагрузка на механизм терморегуляции, что приводит к нагреву органов, что особенно вредно для тканей со слабой сосудистой системой или недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный и мочевой пузырь).
Для длительного действия ЭМИ различных (диапазонов) длин волн при умеренной интенсивности (выше ПДУ) характерным считают развитие функциональных расстройств в ЦНС с нерезко выраженными сдвигами эндокринно-обменных процессов и состава крови.
Нормирование ЭМИ радиочастотного диапазона проводится по ГОСТ 12.1.006 – 84 и санитарным правилам и нормам СанПиН 224/2.1.8.055 – 96.
В основу гигиенического нормирования положен принцип действующей дозы, учитывающей энергетическую нагрузку.
Установлены предельно допустимые уровни ЭМИ, создаваемого телевизионными установками в диапазоне частот 48,4 – 300 МГц (СанПиН 42-128-4262 – 87).
Инфракрасное излучение (ИК) – часть ЭМ спектра с длиной волны l=780 нм – 1000 мкм, энергия которого при поглощении в веществе вызывает тепловой эффект (наиболее эффективно коротковолновое ИК- излучение).
Наиболее поражаемые у человека органы – кожный покров и органы зрения; при остром повреждении кожи возможны ожоги, резкое расширение артериокапилляров, усиление пигментации кожи. При хронических облучениях изменение может быть стойким (например, красный цвет лица у стеклодувов, сталеваров). К острым нарушениям органов зрения относится ожог, конъюктивит, помутнение и ожог раковины, ожог тканей передней камеры глаза.
Коротковолновая часть ИК — излучения может фокусироваться на сетчатке, вызывая ее повреждение.
ИК — излучение воздействует, в частности, на обменные процессы в миокарде, водно-электролитный баланс в организме, на состояние верхних дыхательных путей (развитие хронического ларингита, ринита, синуситов), не исключается мутационный эффект ИК — излучения.
Нормирование ИК излучения осуществляется по интенсивности допустимых интегральных потоков излучения с учетом спектрального состава, размера облучаемой площади, защитных свойств спецодежды для продолжительного действия более 50% смены в соответствии с ГОСТ 12.1.005 – 88 и Санитарными правилами и нормами СН 2.2.4.548 – 96 «Гигиенические требования к микроклимату производственны помещений».
Видимое (световое) излучение – диапазон ЭМ колебаний 780 – 400 нм. Излучение видимого диапазона при достаточных уровнях энергии также может представлять опасность для кожных покровов и органа зрения.
Широкополосное световое излучение больших энергий характеризуется световым импульсом, действие которого на организм приводит к ожогам открытых участков тела, временному ослеплению или ожогам сетчатки глаз (например, световое излучение ядерного взрыва).
Минимальная ожоговая доза светового излучения колеблется 2,93 – 8,37 Дж / (см2·с) за время мигательного рефлекса (0,15 с).
Оптическое излучение видимого и ИК диапазона при избыточной плотности может приводить к истощению механизмов регуляции обменных процессов, особенно к изменениям в сердечной мышце с развитием дистрофии миокарда и атеросклерозу.
Ультрафиолетовое излучение (УФИ) – спектр электромагнитных колебаний с длиной волны 200 – 400 нм.
По биологическому эффекту выделяют 3 области:
1) УФ А — l =400 – 280 нм, отличаются сравнительно слабым биологическим действием;
2) УФ Б — l =315 – 280 нм, обладают выраженным загарным и антирахитическим действием;
3) УФ С — l =280 – 200 нм, активно действует на тканевые белки и липиды, обладает выраженным бактерицидным действием.
УФИ, составляющее около 5% плотности потока солнечного излучения – жизненно необходимый фактор, оказывающий благотворное стимулирующее действие на организм.
УФИ может понижать чувствительность организма к некоторым вредным воздействиям вследствие усиления окислительных процессов в организме и более быстрого выведения вредных веществ из организма.
Оптимальные дозы УФИ активизируют деятельность сердца, обмен веществ, повышают активность ферментов, дыхания, улучшают кроветворение.
УФИ искусственных источников (например, электросварочных дуг, плазмотронов) могут стать причиной острых и хронических профессиональных поражений. Наиболее уязвимы глаза (роговица глаза наиболее чувствительна к излучению l =270 – 280 нм, хрусталик — l =295 – 320 нм).
Возможны кожные поражения (острые дерматиты с эритемой, отеком, образованием пузырей), общетоксические явления (повышение температуры, озноб, головные боли). После интенсивного УФ облучения развивается гиперпигментация, шелушение, при длительном воздействии – старение кожи, атрофия эпидермиса, злокачественные новообразования.
В комбинации с химическим воздействием УФИ приводит к фотосенсибилизации – повышению чувствительности организма к свету, развитие фототоксических и фотоаллергических реакций (экзема, сыпь).
Гигиеническое нормирование УФИ в производственных помещениях осуществляется по СН 4557 – 88, которые устанавливают допустимые плотности потока излучения в зависимости от длины волн при условии защиты органов зрения и кожи.
Допустимая интенсивность УФ облучения работающих при незащищенных участках поверхности кожи не более 0,2 м2 (лицо, шея, кисти рук и др.).
Общей продолжительностью воздействия излучения 50% рабочей смены и длительности однократного облучения свыше 5 минут не должно превышать:
— 10 Вт/м2 для области УФ А;
— 0,01 Вт/м2 для области УФ В.
Излучение в области УФ С при указанной продолжительности не допускается.
При использовании спецодежды и средств защиты лица и рук, не допускающих излучение, допустимая интенсивность облучения в области УФ В + УФ С (200 – 315 нм) не должна превышать 1 Вт/м2.
Лазерное излучение (ЛИ) представляет собой особый вид ЭМИ, генерируемый в диапазоне l =0,1 – 1000 мкм.
Отличие ЛИ от других видов излучения заключается в монохроматичности, когерентности и высокой степени направленности.
При оценке биологического действия следует различать прямое, отраженное и рассеянное лазерное излучение.
В зависимости от l, длительности импульса, частоты импульсов, площади облучаемых участков, особенностей тканей, различают эффект воздействия: тепловой, фотохимический, ударно-акустический и др.
При воздействии ЛИ в непрерывном режиме преобладают в основном тепловые эффекты, следствием которых является коагуляция (свертывание) белка, при повышенных мощностях – испарение биоткани. Повреждения могут быть различными: от покраснения до поверхностного обугливания и глубоких дефектов кожи.
ЛИ инфракрасной области (свыше 1400 нм) способно проникать через ткани тела на значительную глубину, поражая внутренние органы (прямое ЛИ).
Импульсное ЛИ (с длительностью импульса менее 10-2 с) связано с преобразованием энергии излучения в энергию механических колебаний, ударной волны.
Длительное хроническое действие диффузно отраженного ЛИ вызывает преимущественно вегетативно-сосудистые нарушения, функциональные сдвиги в нервной, сердечно-сосудистой системах, железах внутренней секреции.
При нормировании ЛИ устанавливают ПДУ ЛИ для двух условий облучения – однократного и хронического, для трех диапазонов длин волн: 180 – 300 нм, 380 – 1400 нм, 1400 – 100 000 нм.
Нормируемыми параметрами является энергетическая экспозиция Н и облученность Е.
Гигиеническая регламентация ЛИ производится по Санитарным нормам и правилам устройства и эксплуатация лазеров СН 5804 – 91 .
Нормируется энергия W и мощность P излучения в зависимости от l, длительности одиночного импульса, частоты следования импульсов и раздельные ПДУ при воздействии на глаза и кожу.
По степени опасности лазеры делятся на 4 класса.
|
§3. Вибрации и акустические колебания.< Предыдущая |
|
Следующая >§5.  Ионизирующие излучения (ИИ).
|
|---|
Базовые и полученные единицы SI
Основные и полученные единицы Si единицы
Основные и производные единицы Si
Основные блоки
Базовые единицы
Символ размером
Длина M
Массовый килограмм кг
Время Второй S
Электрический ток Ампера
Термодинамическая Kelvin K
Сумма материи Мол MOL
Угол Radian RAD
Светодиодная интенсивность стенадиан SR
Светодиодная интенсивность Candela CD 8
Некоторые полученные единицы SiКоличество единиц SI Основные блоки
Область квадратный метр M2
Объем Кубический счетчик M3
Частота Hertz, циклов в секунду Гц 1/с
Плотность килограмм на кубический метр кг/м3
Скорость метр/сек м/с
Угловая скорость радиан/сек рад/с
Ускорение метр/секунда в квадрате м/с2
Угловое ускорение радиан на секунду квадратный рад /с2
Объемный расход кубический метр в секунду м3/с 900 09 Массовый расход кг в секунду кг/с
Сила Ньютон Н кг-м/с2
Поверхностное натяжение Ньютон на метр Н/м кг/с2
Давление, напряжение Паскаль (Ньютон на квадратный метр) Па (Н/м2) кг/ м-с2
Динамическая вязкость Ньютон-секунда на квадратный метр Нс/м кг/мс
Кинематическая вязкость метр в квадрате на секунду м2/с
Работа, энергия джоуль, ньютон-метр, ватт-секунда Дж, Нм, Втс кг-м2/ с2
Мощность ватт, джоуль в секунду Вт, Дж/с кг-м2/с3
Удельная теплоемкость, газовая постоянная джоуль на килограмм градус Дж/кг-К м2/с2-К
Энтальпия джоуль на килограмм Дж/кг м2/с2
Энтропия джоуль на килограмм градус Дж/кг-К м2/с2-К
Теплопроводность ватт на метр градус Вт/мК кг-м/с3-К
Коэффициент диффузии метр в квадрате в секунду м2/с
Электрический заряд кулон Кл Ас
Электродвигатель сила вольт В кг-м2/А-с3
Напряженность электрического поля вольт на метр В/м кг-м/А-с3
Электрическое сопротивление ом ом кг-м2/А2-с3
Электрическое Проводимость ампер на вольтметр А/Вм А2-с3/кг-м3
Электрическая емкость фарад Ф А2-с4/кг-м2
Магнитный поток Вебера Вб кг-м2/с2-А
Индуктивность Генри Н кг-м2/с2-А2
Плотность магнитного потока тесла Тл кг/с2-AСм.
Таблицу преобразования единиц СИ TechExpo
Вернуться в Центр технологических данных TechExpo
Для ориентации на сайте вернуться на домашнюю страницу© TechExpo Corp™ 1995-1999.
Составитель: Нахум Гат, доктор философии. Комментарии и исправления будут оценены. Пожалуйста, направляйте корреспонденцию по адресу [email protected]
Полезные таблицы
Полезные таблицы
Раздел 15.8
Полезные таблицы
Таблица 1а. Базовые единицы СИ
Таблицу преобразования единиц СИ TechExpo| Единица СИ | ||
|---|---|---|
| Количество | Имя | Символ |
| длина | метр | м |
| масса 1 | килограмм | кг |
| время | второй | с |
| электрический ток | ампер | А |
| термодинамическая температура | кельвин | К |
| количество вещества | моль | моль |
| сила света | кандела | компакт-диск |
1 «Вес» в просторечии часто используется для обозначения «массы».
"
Таблица 1б. Дополнительные единицы СИ
| Единица СИ | |||
|---|---|---|---|
| Количество | Имя | Символ | Выражение в базовой единице СИ |
| плоский уголок | радиан | рад | м·м -1 =1 |
| сплошной уголок | стерадиан | ср | м 2 ·м -2 =1 |
Таблица 2.Примеры производных единиц СИ, выраженных в базовых единицах
| Единица СИ | ||
|---|---|---|
| Количество | Имя | Символ |
| площадь | квадратных метров | м 2 |
| объем | куб. м. | м 3 |
| скорость, скорость | метров в секунду | м/с |
| ускорение | метров в секунду в квадрате | м/с 2 |
| волновой номер | обратный счетчик | м -1 |
| плотность, массовая плотность | килограмм на кубический метр | кг/м 3 |
| удельный объем | кубических метров за килограмм | м 3 /кг |
| плотность тока | ампер на квадратный метр | А/м 2 |
| напряженность магнитного поля | ампер на метр | А/м |
| концентрация (количества вещества) | моль на кубический метр | моль/м 3 |
| яркость | кандел на квадратный метр | кд/м 2 |
Таблица 3.
Производные единицы СИ со специальными названиями
| Единица СИ | |||
|---|---|---|---|
| Количество | Имя | Символ | Выражение в других единицах |
| частота | герц | Гц | с -1 |
| сила | ньютон | Н | м·кг/с 2 |
| давление, напряжение | паскалей | Па | Н/м 2 |
| энергия, работа, количество теплоты | джоулей | Дж | Н·м |
| мощность, лучистый поток | Вт | Вт | Дж/с |
| электрический заряд, количество электричества | кулон | С | с·А |
| электрический потенциал, поэтическая разность, электродвижущая сила | вольт | В | В/Д |
| емкость | фарад | Ф | c/V |
| электрическое сопротивление | Ом | В/А | |
| электрическая проводимость | Сименс | С | А/В |
| магнитный поток | вебер | Вб | В·с |
| плотность магнитного потока | тесла | Т | Втб/м 2 |
| индуктивность | Генри | Х | Вб/А |
| Температура по Цельсию1 | градусов Цельсия | °С | К |
| световой поток | люмен | лм | кд·ср |
| освещенность | люкс | лк | лм/м 2 |
| активность (радионуклида) | беккерель | Бк | с -1 |
| поглощенная доза, удельная переданная энергия, керма, поглощенная доза индекс | серый | Гр | Дж/кг |
| эквивалент дозы, индекс эквивалента дозы | зиверт | Св | Дж/кг |
1 В дополнение к термодинамической температуре (символ T ), выраженной
в кельвинах (см.
табл. 1а), также используется температура по Цельсию
(символ t ), определяемый уравнением t=T-T 0 , где
Т 0 =273.15 К по определению. Чтобы выразить температуру по Цельсию, единица измерения
используется «градус Цельсия», равный единице измерения «кельвин»; в данном случае "градус Цельсия" - это особый
имя, используемое вместо «кельвин». Однако интервал или разница температур по Цельсию могут быть
выражается как в кельвинах, так и в градусах Цельсия.
Таблица 4. Примеры производных единиц СИ, выраженных с помощью специальных имен
| Единица СИ | ||
|---|---|---|
| Количество | Имя | Символ |
| динамическая вязкость | паскаль секунда | Па·с |
| момент силы | ньютон-метр | Н·м |
| поверхностное натяжение | ньютонов на метр | Н/м |
| плотность теплового потока, освещенность | ватт на квадратный метр | Вт/м 2 |
| теплоемкость, энтропия | джоулей на кельвин | Дж/К |
| удельная теплоемкость, удельная энтропия | джоулей на килограмм-кельвин | Дж(кг·К) |
| удельная энергия | джоулей на килограмм | Дж/кг |
| теплопроводность | ватт на метр кельвин | Вт/(м·К) |
| плотность энергии | джоулей на кубический метр | Дж/М 3 |
| напряженность электрического поля | вольт на метр | В/м |
| плотность электрического заряда | кулон на кубический метр | С/м 3 |
| плотность электрического потока | кулон на квадратный метр | С/м 2 |
| диэлектрическая проницаемость | фарад на метр | Ж/м |
| проницаемость | генри на метр | Н/м |
| молярная энергия | джоулей на моль | Дж/моль |
| молярная энтропия, молярная теплоемкость | джоулей на моль-кельвин | Дж/(моль·К) |
| экспозиция (x и ) | кулонов на килограмм | Кл/кг |
| мощность поглощенной дозы | грей в секунду | Гр/с |
Таблица 5.
Примеры производных единиц СИ, образованных с использованием дополнительных единиц
| Единица СИ | ||
|---|---|---|
| Количество | Имя | Символ |
| угловая скорость | радиан в секунду | рад/с |
| угловое ускорение | радиан на секунду в квадрате | рад/с 2 |
| интенсивность излучения | ватт на стерадиан | Вт/ср |
| сияние | ватт на квадратный метр стерадиан | Вт/(м 2 ·ср) |
Таблица 6.Префиксы СИ
| Коэффициент | Префикс | Символ |
|---|---|---|
| 10 24 | йотта | Д |
| 10 21 | зетта | З |
| 10 18 | экса | Е |
| 10 15 | пета | Р |
| 10 12 | тера | Т |
| 10 9 | гига | Г |
| 10 6 | мега | М |
| 10 3 | кг | к |
| 10 2 | гекто | ч |
| 10 1 | дека | да |
| 10 -1 | деци | д |
| 10 -2 | центи | в |
| 10 -3 | милли | м |
| 10 -6 | микро | мкм |
| 10 -9 | нано | п |
| 10 -12 | пико | р |
| 10 -15 | фемто | ф |
| 10 -18 | атто | и |
| 10 -21 | зепто | г |
| 10 -24 | год | г |
Таблица 7.
Единицы, используемые с международной системой
| Имя | Символ | Значение в единицах СИ |
|---|---|---|
| минута (время) | мин | 1 мин=60 с |
| час | ч | 1 ч=60 мин=3 600 с |
| день | д | 1 д=24 ч=86 400 с |
| градус (угол) | ° | 1°=(/180) рад |
| минута (угол) | ' | 1'=(1/60)°=(/10 800) рад |
| секунда (угол) | " | 1"=(1/60)'=(/648 000) рад |
| 1 литр | л | 1 L=1 дм 3 =10 -3 м 3 |
| 2 метрическая тонна | т | 1 т=10 3 кг |
| га (площадь земли) | га | 1 га=1 гм 2 =10 4 м 2 |
| 3 электронвольт | эВ | 1эВ=1. 602 18×10 -19 Дж,примерно |
| 3 единая атомная единица массы | и | 1 u=1,660 54×10 -27 кг, примерно |
1 И L, и l являются международно признанными символами литра. Потому что "л" может легко
быть перепутаны с цифрой «1», символ «L» рекомендуется для использования в США.
2 Во многих странах эта единица называется «тонна»."
3 Значения этих единиц, выраженные в единицах СИ, должны быть получены путем
опыт, и поэтому точно не известны. Электронвольт – это кинетическая энергия, полученная
электроном, проходящим через разность потенциалов в 1 вольт в вакууме. Единая атомная масса
единица равна (1/12) массы атома нуклида 12С.
Таблица 8. Единицы, временно используемые с международной системой
| морская миля | амбар | рентген |
| узел | бар | рад 3 |
| Ангстрём | галлонов 2 | рем 4 |
| 1 | кюри |
1 Единица земельной площади.
2 Единица ускорения.
3 Единица поглощенной дозы.
4 Единица эквивалентной дозы.
-- Физическая лаборатория, Национальный институт стандартов и технологий
## Полезные таблицы ##
[ Главная | Оглавление
| Написание Хронологии | Индекс |
Помощь | Кредиты]
Что такое паскаль (единица давления или напряжения)?
От
Паскаль (произносится как КАЛ и сокращенно Па) — единица измерения давления или напряжения в Международной системе единиц (СИ).Он назван в честь ученого Блеза Паскаля. Один паскаль эквивалентен силе в один ньютон (1 Н), приложенной к площади в один квадратный метр (1 м 2 ). То есть 1 Па = 1 Н·м -2 . Приведенный к основным единицам СИ, один паскаль равен одному килограмму на метр в секунду в квадрате; то есть 1 Па = 1 кг · м -1 · с -2 .
Если давление p в паскалях существует на объекте или области, площадь поверхности которой составляет A квадратных метров, то сила F в ньютонах, необходимая для создания p , определяется по следующей формуле:
F = пА
Предположим, что небольшой ракетный двигатель создает давление 100 000 (10 5 ) Па, а площадь поперечного сечения сопла составляет 1/10 000 квадратного метра (10 -4 м 2 ).
Тогда сила F в ньютонах, создаваемая двигателем, равна:
F = пА = 10 5 x 10 -4 = 10
Представьте, что этот двигатель используется в топливной упаковке для космического корабля массой 50 кг. С какой скоростью будет ускоряться человек относительно близлежащих объектов в невесомости земной орбиты? Ответ находится по знакомой формуле, утверждающей, что сила равна массе, умноженной на ускорение ( F = мА ).Этим можно манипулировать, чтобы получить:
a = F / м
, где a — ускорение в метрах в секунду в квадрате, F — сила в ньютонах, а м — масса в килограммах. Подстановка известных номеров:
a = 10/50 = 0,20
Ускорение 0,20 м/с 2 . Если ракетный двигатель непрерывно запускает космонавт, который неподвижен относительно другого объекта поблизости, то через одну секунду он будет двигаться со скоростью 0.
20 м/с относительно этого объекта; через две секунды она будет двигаться со скоростью 0,40 м/с; через три секунды она будет двигаться со скоростью 0,60 м/с; и так далее.
См. также килограмм, метр, метр в секунду, метр в секунду в квадрате, ньютон, секунду, СИ и таблицу физических единиц.
Последнее обновление было в сентябре 2005 г.
Поверхностное натяжение
Поверхностное натяжение вызвано внутренним притяжением молекул на границе.
Поверхностное натяжение — это энергия, необходимая для растяжения на единицу изменения площади поверхности, а поверхностное натяжение превратит каплю жидкости в сферу, поскольку сфера имеет наименьшую площадь для определенного объема.
поверхностный натяжение можно определить как
Σ = F S / L (1)
, где
σ = поверхностное натяжение (N / м) F S = сила растяжения (Н)
l = единица длины (м)
Альтернативные единицы
Альтернативно, поверхностное натяжение обычно измеряется в дин/см , что равно
требуется для разрыва пленки длиной 1 см или в виде поверхностной энергии Дж/м 2 или альтернативно эрг на квадратный сантиметр . Общепринятыми британскими единицами измерения являются 4 фунт/фут 8 и 4 фунт/фут 9128. поверхностное натяжение воды при некоторых температурах: 0,035 пентил Ацетат 0,025 0,023 - 0,0450 3 давления = ньютон на квадратный метр - это паскаль, сила на единицу площади, единицы - psi = фунты на квадратный дюйм - sengpielaudio Sengpiel Berlin Определение: Давление = Сил на область; р = Ф/Д ; F = = , , = = = Prolse , "> = = Давление СИ УДАЛЕНИЕ ДНЯ это паскаль со знаком формулы Pa. Внимание: Не вводите повторно точный номер ответа. Стандартное атмосферное давление равно 101325 паскалей = 1013,25 гПа = 101,325 кПа Таблица или таблица преобразования единиц давления или напряжения Преобразование других единиц измерения давления Machines2clean ПРОДАЖА УСЛУГ АРЕНДА Чистка и сушка Genius в небольших помещениях Оснащенный параболическим скребком, он обеспечивает наилучшую гигиену в любой ситуации. Это идеальная поломоечная машина для очистки небольших поверхностей, которые в настоящее время очищаются вручную. Genie является революционным продуктом, потому что он автоматизирует системы ручной очистки, обеспечивая тем самым значительную экономию для пользователя. Идеально подходит для уборки площадей площадью менее 1000 кв.м, таких как: магазины, лаборатории, залы ожидания, спортивные залы и рестораны. Genie E — поломоечная машина для пешеходов с полипропиленовой щеткой и вращающимся диском на 240 В. Genie DISC ПРАКТИЧЕН В ИСПОЛЬЗОВАНИИ И ХРАНЕНИИ ПАРАБОЛИЧЕСКИЙ ЩЕТКА ПОЛНОСТЬЮ СКЛАДНАЯ 360° Контекст 1 ... E 0 /n 0 — минимальная энергия на барион SQM, где n = 0 — соответствующая плотность барионного числа . Затем результаты представлены в таблице 1 и на рис. Context 2 ... можно ослабить, если существуют два отдельных семейства компактных звезд [108], и в этом случае можно ожидать больших σ и λ.Между тем, как показано на рис. 4, большему n 0 соответствуют более резкие вариации плотностей и потенциалов на поверхности страпельки, что предполагает некоторую корреляцию σ и λ с n 0 . Действительно, это наблюдается на рис. 6, где σ и λ возрастают с n 0 и могут быть аппроксимированы величинами σ ≈ 14,3n 0 + 1,3 и λ ≈ 36,6n 0 + 1,3 с единицами, соответствующими приведенным в табл. Контекст 3 ... E 0 /n 0 — минимальная энергия на барион SQM, где n 0 — соответствующая барионная числовая плотность. Context 4 ... можно ослабить, если существуют два отдельных семейства компактных звезд [108], и в этом случае можно ожидать больших σ и λ.Между тем, как показано на рис. 4, большему n 0 соответствуют более резкие вариации плотностей и потенциалов на поверхности страпельки, что предполагает некоторую корреляцию σ и λ с n 0 . Действительно, это наблюдается на рис. 6, где σ и λ возрастают с n 0 и могут быть аппроксимированы величинами σ ≈ 14,3n 0 + 1,3 и λ ≈ 36,6n 0 + 1,3 с единицами, соответствующими приведенным в табл.
Напряжение поверхности воды
Температура
г) поверхностный натяжение
- σ -
(N / м) 0 0.0757 10 0,0742 20 0,0728 30 0,0712 40 0,0696 50 0,0679 60 0,0662 70 70 0. 
0644 80 0.0626 0.0608 100 0.. Жидкость Поверхностное натяжение
(Н / м) Ацетальдегид 0,021 Уксусная кислота, уксусная кислота 0,027 уксусный ангидрид, ацетилхлорид Ацетат 0.032 Ацетон, 2-пропанон 0,024 Ацетонитрил, метилцианид 0,287 аллилового спирта 0,025 Аммиак, R-717 0,021 Анилин , Benzenamine 0.042 0,042 Benzene, Annalene 0.028 Бензонитрил, фенил цианид 0. 
039 бензиламин 0,039 Бром 0,041 Бромбензол 0,035 бромэтан 0,024 н-бутан 0,023 1-бутанол , Бутиловый спирт 0,025 0,025 Butyl Acetat 0,025 Butylamine 0,023 0,023 Диэтиловый эфир 0017 двуокиси углерода 0,00056 сероуглерод 0,032 четыреххлористом углероде 0,027 Clorobenzene, хлорид Фенил 0,033 Хлордифторметана, ГХФУ-22 0,008 хлороформ 0.0271 1-хлоргексан, гексилхлорид 0,026 1-хлорпентан 0. 
024 п-крезол 0,035 Циклогексан 0,024 циклогексанола 0,033 циклогексен 0,026 Циклопентановая 0,022 Декан 0.024 Dibutylamine 0.024 0.024 DichlorodifluoromeThane, CFC-12 0,0086 Diethylene Glycol 0.045 Диэтиловый эфир, этиловый эфир 0,017 диэтилсульфид, этилсульфид 0,025 Ethane 0,00048 этанол, этиловый спирт, чистый алкоголь, зерновой спирт, алкоголь 0.022 Этаноламин, глицинол 0,048 0.048 Этилацетат 0,024 Этиламин, этанамина 0. 
019 этилбензола, фениоэтана 0,029 Этил бензоат 0,035 этилбромид 0.025 этилмеркаптана 0,024 Этиленгликоль 0,0477 Формамид 0,057 Формиксовая кислота, Метановая кислота 0,037 Фурфурол 0.043 н-гептан 0,020 гептановая кислота, энантова кислота 0,028 Hexadekane, Цетановые 0,027 н-Гексан 0,018 гексаннитрили, капронитрили 0.027 1-гексанол, CaproОйл спирт 0,026 1-гексен 0.018 0.018 Гидразин 0.066 глицерин 0. 
064 0.064 0,039 Isobutane, 2-метилпропан 0.010 Изобутилацетат. 2-метилпропилцетат 0,023 0,025 Изопропанол, 2-пропанол, изопропиловый спирт, пропанол спирта, Секционно-пропиловый спирт, S-Propanol 0,022 Mercury, Quicksilver 0.485 Метанол, метиловый спирт 0,022 Метил Ацетат 0,025 метилформиата 0,025 нитробензол (50 O C) 0,041 нитрометана , Nitrocarbol 0.036 Nonane 0.022 0.022 Octane 0.021 Pentane 0. 
015 Пропан, LPG 0,007 1-пропанол, пропиловый спирт н-пропиловый спирт 0,024 n- Пропилбензол 0,030 0.037 0.037 0.037 Трихлорметан, хлороформ 0,023 Толуол, метилбензол 0.028 Trifluormethane, фтороформ 0,00003 Ундекан, Hendecane 0,025 воды при 20 О С 0,072 воды, мыльной при 20 О С 0.0250 - 0,0450 Water-D 2 , тяжелая вода 0,071 0.071 ксенон (10 o C) 0,00044 O-Xylole 0. 
029 M-Xylene 0.028 0.028 P-Xylole 0.028 Конвертация давления = Newton на квадратный метр представляет собой силу Паскаля на область единиц единиц - PSI = фунты на квадратный дюйм
● из Давление или Стресс Блок ● 
1 Паскаль соответствует давлению в 1 ньютон на квадратный метр. 1 Па = 1 Н/м 2 ≡ 1 кг/м · с 2 .
Стандартное атмосферное давление составляет 101 325 паскалей = 1 013,25 гПа = 101,325 кПа
.
= 760 мм рт. ст. = 29,92 дюйма рт. ст. = 14,7 фунта/дюйм 2 .
Полезно знать: 1 Па = 1 Н/м 2 ≡ 94 дБУЗД и 1 бар = 10 5 Па
Внесите в соответствующую строку известное значение давления Используемый браузер не поддерживает JavaScript.
Вы увидите программу, но функция не будет работать. фунтов на кв. 
дюйм кПа кг/см 2 см
В 2 О футов
В 2 О дюймов
рт.ст. мм рт.ст.
= торр дюймов
H 2 O унций на
кв.дюйм Атмосфера бар мбар МПа psi 1 6.894757 0,070306958 70.306927 2.306723 2.03602 51.71486 27.68068 16 0,068046 0. 
06894757 68.9476 0,00689 кПа 0,1450377 1 0,01019716 10.19745 0,3345618 0,2952997 7.50061 4.01472 2.320603 0,009669235 0,01 10 0,001 кг/см 2 14.223343 98.06694 1 1000.026 32.809312 28.95901 735.5588 393.711806 227,57349 0,967841596 0,98066494 1013. 
25 0,09806 см В 2 О 0,0142229 0,0980634 0,00099997 1 0.032808 0,0289581 0,7355372 0,3937 0,227566 0,000967814 0,000980634 0,980665 0,00098 футов В 2 О 0,433515 2,968961 0,03047912 30,48 1 0,882646 22.4192 12 6.93624 0,02949896 0,02968961 29. 
689 0,00298 дюймов ртутного столба 0,42 3.386389 0,0345316 34.53253 1.132957 1 25,4 13.595484 7,85847 0,0334211 0,03386389 33,8639 0.00386 мм рт. ст. = торр 0,0193368 0,1333225 0,00135951 1.359554 0,0446046 0,039370079 1 0,535255 0,3093888 0,0013157895 0,001333225 1. 
33322 0,00013 дюймов В 2 О 0.03612628 0,24 0,00254219 2,54 0,08333 0,0735539 1.8682683 1 0,57802 0,00245825 0,0024 2.49089 0,000249 унций на квадратный дюйм 0,0625 0,4309223 0,004394308 4.394308 0,14417 0,12725125 3.23218 1.73004 1 0,004252875 0,004309223 4. 
309 0,0004309 Атмосферы 14.696 101.325 1.033231 1033.2633 33,8995 29.9213 760 406.794 235,136 1 1.01325 1013.25 0,1013 бар 14.5038 100 1.019716 1019.7466 33.4833 29,53 750.0626 401.8596 232.0608 0,986923 1 1000 0. 
1 мбар 0,0145 0,1 0,001019 1,019 0,003456 0,02953 0,75006 0,40146 .23206 0,00099 0,001 1 0,0001 МПа 145.0377 1000 10.197 10197.45 334,56 295,299 7500.61 4014.74 2320.603 9,669 10 10000 1 Наименование блока Символ Эквивалент SI Па = Н/м 2 атмосферный (метрический) техн. 
в 9,806650×10 4 Па атмосфера (метрическая) физ. атм 1.013250×10 5 Па атмосфера (метрическая) бар 1×10 5 Па барад барад 0,1 Па барье 0,1 Па сантиметр ртутного столба (0 С) см рт.ст. (0°С) 1333.223684210526 Па сантиметр ртутного столба (16 С) см рт.ст. (16°С) 1329.598425 Па сантиметр воды (4 С) см В 2 О (4 С) 98.06376018 Па сантиметр водяного столба (16 С) см В 2 О (16 С) 97,9706 Па дин на квадратный сантиметр дин/см 2 0.1 Па фут водяного столба (4 C) футов В 2 О (4 С) 2988,98 Па фут водяного столба (16°C) футов В 2 О (16 С) 2986,08 Па гигапаскаль ГПа 1×10 9 Па гектопаскаль гПа 100 Па дюйм ртутного столба (0°С) дюймов ртутного столба (0°С) 3386. 
388157894736 Па дюйм ртутного столба (16°С) дюймов ртутного столба (16°С) 3377,18 Па дюйм водяного столба (4 C) в H 2 O (4 C) 249.0819508572 Па дюйм водяного столба (16°C) в H 2 O (16 C) 248,845 Па килограмм силы на квадратный сантиметр кгс/см 2 9.80665×10 4 Па килограмм силы на квадратный дециметр кгс/дм 2 980,665 Па килограмм силы на квадратный метр кгс/м 2 9,80665 Па килограмм силы на квадратный миллиметр кгс/мм 2 9,80665×10 6 Па килопаскаль кПа 1000 Па килофунт силы на квадратный дюйм тысяч фунтов на дюйм 2 , тысяч фунтов на квадратный дюйм, тысяч фунтов на квадратный дюйм 6. 
89476 · 10 6 Па мегапаскаль МПа 1×10 6 Па метр водяного столба (4 С) м В 2 О, (4 С) 9806,38 Па метр водяного столба (16 С) м Н 2 О, (16 С) 9797.06 Па микробар (барье, барри) бар 0.1 Па микрон ртутного столба (миллиторр) рт.ст. (0°С) 0,133322 Па миллибар мбар 100 Па мм ртутного столба (0°С) мм рт.ст., торр, (0 С) 133.322368 Па мм ртутного столба (16С) мм рт.ст., торр, (16 С) Па миллиметр водяного столба (4 C) мм В 2 О, (4 С) 9.80638 Па миллиметр водяного столба (16 C) мм В 2 О, (16 С) 9,79706 Па миллиторр мторр 0,133322 Па ньютон на квадратный метр Н/м 2 1 Па Сила в унциях (средняя) на квадратный дюйм унций/дюйм 2 , оси 430. 
922 Па паскаль Па, Н/м 2 1 Па фунт силы на квадратный фут фунт-сила/фут 2 47,8803 Па фунт силы на квадратный дюйм фунтов на квадратный дюйм, фунтов на квадратный дюйм, фунт-сила/дюйм 2 6894,76 Па фунтов за квадратный фут пдл/фут 2 1.48816 Па фунт на квадратный дюйм пдл/дюйм 2 214,296 Па стандартная атмосфера атм 1,01325×10 5 Па тонн силы (длинной) на квадратный фут тонн/фут 2 (Великобритания) 1,07252×10 5 Па тонн силы (длинной) на квадратный дюйм тонн/дюйм 2 (Великобритания) 1.54443×10 7 Па тонн силы (короткая) на квадратный фут тонн/фут 2 (США) 9,57605×10 4 Па тонн силы (короткая) на квадратный дюйм тонн/дюйм 2 (США) 1,37895×10 7 Па тонна силы (метрическая) на квадратный сантиметр тонн/см 2 (метрическая) 9,80665×10 7 Па тонна силы (метрическая) на квадратный метр тонн/м 2 (метрическая) 9806. 
65 Па торр торр 133.322368 Па
Еще несколько преобразований
CDHDSYY Выдвижной Регулируемый Пружинный Натяжной Стержень Национальная униформа бесплатная доставка Sh Занавес
Джинн, гений малых пространств.
В дополнение к версии для чистки с электроприводом (Genie E) и версии с питанием от аккумулятора (Genie B) существует также версия для чистки и подметания (Genie BS), которая позволяет получить максимум за одну операцию, поскольку она также способны одновременно собирать мелкий твердый мусор.
Дисковая щетка — это самый универсальный тип насадки, который можно адаптировать к любому типу окружающей среды и поверхности. Его компактная конструкция позволяет легко проводить уборку по краям мебели и вдоль стен.Поломоечная машина с дисковой щеткой может использоваться на любом твердом полу, легко удаляя даже стойкие загрязнения. Раствор моющего средства выходит из центра щетки, обеспечивая равномерную уборку с меньшим расходом воды.
Genie имеет руль, который можно сгибать на 180°.
Этот механизм необходим для легкой уборки под столами (Genie Bs) и для его складывания, что облегчает его перемещение.
Благодаря инновационному параболическому скребку, который перемещается вокруг щеток в поперечном направлении,
Genie может очищать и идеально сушить даже на изгибах, не следуя прямой линии.
Благодаря компактным размерам, сложив руль поломоечной машины Genie, вы можете легко перевозить ее в багажнике автомобиля. Полученное поверхностное натяжение σ и член кривизны λ SQM как функции...
6. Установлено, что поверхностное натяжение σ увеличивается с ростом параметра силы конфайнмента D и уменьшается с ростом C. Отметим, что при положительном C соответствующее пертурбативное взаимодействие является отталкивающим, и странпель становится менее связанным, а одноглюонное обменное взаимодействие, полученное с C < 0 имеет противоположные эффекты. Для параметра ...
Затем результаты представлены в таблице 1 и на рис. 6. Обнаружено, что поверхностное натяжение σ увеличивается с увеличением параметра прочности удержания D и уменьшается с увеличением C. Обратите внимание, что для положительного C соответствующее пертурбативное взаимодействие является отталкивающим, и страпелька становится менее связанной. , в то время как одноглюонное обменное взаимодействие, полученное с C < 0, имеет противоположные эффекты. Для параметра ...
