Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія

5.4. Електричне поле і його характеристики

Заряди взаємодіють не тільки при зіткненні наелектризованих тіл, але й тоді, коли ці тіла перебувають на відстані один від одного. Вид матерії, за допомогою якої здійснюється взаємодія електричних зарядів на відстані, називається електричним полем.

Електричне поле завжди існує навколо електричного заряду і має дві характеристики: силову (напруженість електричного поля в даній точці) та енергетичну (потенціал електричного поля в даній точці).

Напруженість Е електричного поля в якій-небудь точці вимірюється силою F, з якою поле діє на одиничний позитивний точковий заряд q, вміщений у цю точку поля :

Е = F/q . Напруженість електричного поля – векторна величина. Напрямок вектору напруженості збігається з напрямком вектору сили F, що діє в даній точці на позитивний заряд.

Потенціалом електричного поля в даній точці називається величина, яка чисельно дорівнює значенню потенційної енергії одиничного позитивного точкового заряду, вміщеного в цій точці.

Потенціали точок електричного поля позитивно зарядженого тіла позитивні й зменшуються у міру віддалення від тіла, а потенціали точок електричного поля негативно зарядженого тіла негативні й збільшуються при віддаленні від тіла.

Потенціал наелектризованого провідника стає тим більшим, чим більше електрики йому передається.

Якщо електричне поле створюється декількома зарядами, розташованими в різних точках простору, то потенціал в кожній точці поля дорівнює алгебраїчній сумі потенціалів полів усіх зарядів у цій точці.

Різниця потенціалів (?1 – ?2) між двома точками електричного поля одержала назву напруги (U). Напруга чисельно дорівнює роботі А, яку виконують електричні сили при переміщенні одиничного позитивного заряду q між двома точками:

U = ϕ1 – ϕ2 = А/q.

У системі СІ за одиницю різниці потенціалів (одиницю напруги) приймається один вольт (1 В) – різниця потенціалів між двома точками електричного поля, за якої сили поля, переміщуючи один кулон електрики з однієї точки в іншу, виконують роботу в один джоуль.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Якщо електричне поле однорідне, тобто напруженість у всіх точках поля постійна по величині й напрямку, то між напруженістю поля і різницею потенціалів існує взаємозв’язок:

E = – U/L, де L – довжина силової лінії однорідного електричного поля.

У системі СІ напруженість електричного поля вимірюється в одиницях вольт/метр (В/м). 1 В/м – це напруженість такого однорідного електричного поля, в якого різниця потенціалів на кінцях силової лінії завдовжки в 1 м дорівнює 1 В.

Електричне поле. Визначення, напруженість | Фізика для школярів та студентів

Електричне поле це певний вид матерії, що володіє електричною енергією. Ця енергія проявляється у вигляді сил електричного характеру, які діють на заряджені тіла і провідники, що знаходяться в зоні його дії. При цьому за відсутності інших зарядів або тіл які його проводять дію невидно.

Для того щоб пояснити сутність взаємодії заряджених тіл між собою потрібно припустити що навколо них існує певне середовище за допомогою якого і взаємодіють ці тіла. Оскільки електричні заряди не можуть взаємодіяти між собою безпосередньо. Але при цьому спостерігається дія тіл одне на одне за відсутності яких-небудь механічних сил. Цим середовищем і є електричне поле.

Так як же його знайти. Для цього необхідно помістити в нього пробний електричний заряд. Оскільки основною характеристикою електричного поля є те, що воно здатне чинити силовий вплив на заряди як рухомі, так і нерухомі. А також здатне наводити заряди на поверхні незаряджених провідних об’єктів.

Отже, при переміщенні пробного заряду в полі воно почне з ним взаємодіяти тим або іншим чином. І спостерігаючи за цим дійством, і можна буде сказати про наявність або відсутність електричного поля. Пробний заряд повинен володіти мінімальною величиною, щоб не вносити спотворення в досліджуване поле за допомогою перерозподілу зарядів якы викликали його.

Електричне поле може бути створено як нерухомими зарядами, так і рухомими. Якщо воно створено нерухомими зарядами і при цьому величина заряду незмінна, то таке поле називається стаціонарним або електростатичним.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Якщо ж воно створюється рухомими зарядами, то називається динамічним.

Ще однією характеристикою є напрямок, у якому електричне поле діє. Прийнято, що воно спрямоване від позитивного до негативного заряду. При відсутності негативного заряду поле спрямоване на нескінченність.

Кількісною характеристикою електричного поля є напруженість. Це відношення сили поля, яке діє на пробний заряд, поміщений в поле, до величини цього заряду.

E = F/qпр

Формула 1 — напруженість електричного поля

Також поле може бути як однорідним, так і неоднорідним. Однорідне поле це коли в кожній його точці напруженість і напрямок однакові. Відповідно в неоднорідному полі у загальному випадку параметри не однакові.

Добра фізика: Електричне поле

Електричне
поле та його характеристики

Прояв електричного поля.

Електричні
заряди не діють безпосередньо один на одний. Кожне заряджене тіло створює в
навколишньому просторі електричне поле. Це поле зумовлює силову
дію на інші заряджені тіла.

Головна
властивість електричного поля – дія на електричні заряди з деякою силою. Отже,
взаємодія заряджених тіл здійснюється завдяки електричному полю, яке оточує
заряджені тіла.

Електричне
поле, яке оточує заряджене тіло, можна досліджувати за допомогою так званого пробного заряду – невеликого по величині точкового заряду, який не
вносить помітного перерозподілу досліджуваних електричних полів.

Для
кількісного визначення електричного поля вводять силову характеристику
електричного поля — напруженість електричного поля.

Напруженістю
електричного поля називають фізичну величину, яка дорівнює відношенню сили, з
якою поле діє на позитивний пробний заряд, поміщений в дану точку простору, до
величини цього заряду:

E =
F
/q

Напруженість
електричного поля – векторна фізична величина.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Напрям вектора E співпадає в
кожній точці простору з напрямом сили, яка діє на додатний пробний заряд.

Електричне
поле нерухомих і не змінних з часом 
зарядів називають електростатичним.

Якщо
за допомогою пробного заряду досліджують електричне поле, яке створене кількома
зарядженими тілами, то результуюча сила буде рівною геометричній сумі сил, які
діють на пробний заряд з боку кожного зарядженого тіла зокрема. Отже,
напруженість електричного поля, яке створене системою зарядів в деякій точці
простору, дорівнює векторній сумі напруженостей електричних полів, створених в
тій же точці кожним зарядом зокрема:

E = E1 + E2 + E3 + …

Ця
властивість електричного поля свідчить, що для електричного поля справджується
принцип суперпозиції.

За
законом Кулона, напруженість електростатичного поля, яке створене точковим
зарядом Q на віддалі r от нього, дорівнює по модулю:

E = kQ/r2

Це
поле називають кулонівським.

В кулонівському полі напрям вектора E залежить від
знаку заряду Q:

  • якщо Q > 0, то вектор E напрямлений вздовж  радіуса від заряда,
  • якщо Q < 0,
    то вектор E напрямлений вздовж радіуса в бік заряда.

Електростатичне
поле зображають за допомогою силових ліній.

Ці
лінії проводять так, щоб напрям вектора Е в кожній точці співпадав з напрямом
дотичної до силових ліній (мал. 1). При зображенні електричного поля за
допомогою силових ліній, їх густина має бути пропорційною модулю вектора
напруженості електричного поля.

Мал.1.Силові лінії електричного поля

Силові
лінії кулонівських полів позитивного і від’ємного точкових зарядів зображено на
мал. 2. Так як електростатичне поле, яке створене будь-якою системою
зарядів, можна представити як суперпозицію кулонівських полів точкових зарядів,
зображених на рис.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія  2. Поля зображені на даному малюнку можна розглядати як
елементарні структурні одиниці («цеглинки») будь-якого електростатичного поля.

Мал.2 Силові лінії поля точкового заряду.

Як приклад
застосування принципу суперпозиції полів розгляньмо поле електричного диполя.
Електричний диполь – це система  двох
однакових по модулю зарядів різного знака q і –q, росташованих на деякій
віддалі l. На мал. 3  зображено
картину силових ліній дипольного поля.

Мал.3 Поле електричного диполя.

Важливою
характеристикою електричного диполя є так званий дипольний момент р:

р  = lq,

де l
вектор, направлений від від’ємного заряду до додатнього.

Диполь
може слугувати електричною моделлю багатьох молекул.

Електричним
дипольним моментом володіє, наприклад, нейтральна молекула води (H2O),
так як центри двох атомів водню розташовані не на одній прямі з центром атома
кисню, а під кутом 105° (мал. 4). Дипольний момент молекули води
p = 6,2·10–30 Кл · м.

Мал.4 Дипольний момент молекули води.

В
багатьох задачах електростатики потрібно за заданим разподілом зарядів
визначити електричне поле Е. Нехай, наприклад, потрібно знайти електричне поле
довгої однорідно зарядженої нитки (мал. 5) на віддалі R від неї.

Мал.5 Електричне пле безмежного рівномірно зарядженого стержня.

Поле
в точці спостереження P можна представити як суперпозицію кулонівських полів,
які створюють малі елементи Δx нитки, з зарядом τΔx, де τ – заряд
нитки на одиницю довжини.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Задача зводиться до сумування (інтегрування)
елементарних полів ΔЕ. Результуюче поле 
дорівнює:

Е = τ/2πε0∙R.

Вектор
Е всюди напрямлений вздовж  радіуса
R.  Це випливає з симетрії задачі. Вже
цей простий приклад показує, що прямий шлях визначення поля за заданим
розподілом зарядів приводить до громіздких математичних розрахунків. В деяких
випадках можна значно спростити розрахунки, якщо скористатись теоремою Гауса,
яка виражає фундаментальні властивості електричного поля.

Жирнішим виділено вектори

Доцільно прочитати:

Електричне поле: визначення, характеристики, властивості

Є такий термін у фізиці, як «Електричне поле». Він описує явище виникнення певної сили навколо заряджених тіл. Воно застосовується на практиці і зустрічається в повсякденному житті. У цій статті ми розглянемо, що таке електричне поле і які його властивості, а також, де воно виникає і застосовується.

визначення

Навколо зарядженого тіла виникає електричне поле. Якщо сказати формулювання простими словами, то це таке поле, яке діє на інші тіла з певною силою.

Основною кількісною характеристикою є напруженість електричного поля. Вона дорівнює відношенню сили, що діє на заряд, до величини заряду. Сила діє в якомусь напрямку, значить і напруженість ЕП векторна величина. Нижче ви бачите формулу напруженості:

Напруженість ЕП діє в напрямку, який обчислюється за принципом суперпозиції. Тобто:

На малюнку нижче ви бачите умовне графічне зображення двох зарядів різної полярності і силові лінії електричного поля, що виникає між ними.

Важливо! Головною умовою виникнення електричного поля є те, що тіло повинне мати якийсь заряд. Тільки тоді навколо нього виникне поле, яке буде діяти на інші заряджені тіла.

Щоб визначити величину напруженості електричного поля навколо одиничного пробного заряду використовують закон Кулона, в цьому випадку:

Таке поле називають ще й кулоновским.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія

Іншою важливою фізичною величиною є потенціал електричного поля. Це вже не векторна, а скалярна величина, вона прямопропорційна енергії, яка додається до заряду:

Важливо! Силовий і енергетичної характеристикою електричного поля є напруженість і потенціал. Це і є його основні фізичні властивості.

Він вимірюється в Вольтах і чисельно дорівнює роботі ЕП по переміщенню заряду з певної точки в нескінченність.

Більш детально дізнатися про те, що таке напруженість електричного поля, ви можете з відео уроку:

види полів

Розрізняють декілька основних видів полів, в залежності від того, де воно існує. Розглянемо кілька прикладів виникають полів в різних ситуаціях.

  1. Якщо заряди нерухомі – це статичне поле.
  2. Якщо заряди рухаються по провіднику – магнітне (не плутати з ЕП).
  3. Стаціонарне поле виникає навколо нерухомих провідників з незмінних струмом.
  4. У радіохвилях виділяють електричне та магнітне поле, які розташовані в просторі перпендикулярно один одному. Це відбувається, тому що будь-яка зміна МП породжує виникнення ЕП з замкнутими силовими лініями.

Виявлення електричного поля

Ми спробували вам розповісти все важливі визначення і умови існування електричного поля простою мовою. Давайте розбиратися, як його виявити. Магнітне виявити легко – за допомогою компаса.

Електричне поле ми можемо виявити в побуті. Всі ми знаємо, що якщо потерти пластикову лінійку про волосся, то дрібні папірці почнуть до неї притягатися. Це і є дія електричного поля. Коли ви знімаєте вовняний светр, чуєте тріск і бачите іскорки – це воно ж.

Іншим способом виявити ЕП – помістити в нього пробний заряд. Чинне поле відхилить його. Це застосовується в ЕПТ моніторах і, відповідно, променевих трубках осцилографа, про це поговоримо пізніше.

Практика

Ми вже згадали про те, що в побуті електричне поле проявляється, коли ви знімаєте вовняну або синтетичний одяг з себе і проскакують іскорки між волоссям і шерстю, коли натрете пластикову лінійку і проведете над дрібними папірцями, а вони притягуються і інше.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Але це не є нормальними технічними прикладами.

У провідниках найменше ЕП викликає рух носіїв зарядів і їх перерозподіл. У діелектриках, так як ширина забороненої зони в цих речовинах велика, ЕП викличе рух носіїв зарядів тільки в разі пробою діелектрика. У напівпровідниках дію знаходиться між діелектриком і провідником, але потрібно подолати невелику ширину забороненої зони, передавши енергію порядку 0.3 … 0.7 еВ (для германію і кремнію).

З того, що є в кожному будинку – це електронні побутові прилади, в тому числі і блоки живлення. У них є важлива деталь, яка працює завдяки електричному полю – це конденсатор. У ньому заряди утримуються на обкладинках, розділених діелектриком, як раз таки завдяки роботі електричного поля. На зображенні нижче ви бачите умовне зображення зарядів на обкладинках конденсатора.

Інше застосування в електротехніці – це польові транзистори або МДП-транзистори. У їх назві вже згадується принцип дії. У них принцип роботи заснований на зміні провідності СТОК-ІСТОК під впливом на напівпровідник поперечного електричного поля, а в МДП (МОП, MOSFET – одне і те ж) і зовсім затвор відділений діелектричним шаром (оксидом) від провідного каналу, так що вплив струмів ЗАТВОР -ІСТОК неможливо за визначенням.

Інше застосування вже відійшло в побуті, але ще «живе» в промисловій і лабораторній техніці – електроннопроменеві трубки (ЕПТ або т.зв. кінескопи). Де одним з варіантів пристрою для переміщення променя по екрану є електростатична відхиляє.

Якщо розповісти простою мовою, то є гармата, яка випромінює (емітує) електрони. Є система, яка відхиляє цей електрон в потрібну точку на екрані, для отримання необхідного зображення. Напруга прикладається до пластин, а на емітований летить електрон впливають кулонівських сили, відповідно і електричне поле. Все описане відбувається у вакуумі. Тоді до пластин прикладають висока напруга, а для його формування встановлюють трансформатор рядкової розгортки і обратноходового перетворювач.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія

На відео нижче коротко і зрозуміло пояснюється, що таке електричне поле і якими властивостями володіє цей особливий вид матерії:

1. Електричне поле

Електри́чне
по́ле —це особливий вид матерії який
виникає навколо заряджених тіл і
проявляється на внесені в нього інші
заряджені тіла. (складова частина
електромагнітного поля, яка описує
взаємодію між нерухомими зарядами).

Кількісними
характеристиками електричного поля є
вектор напруженості електричного поля
.

У випадку, коли
електричне полене змінюється з часом,
його називають електростатичним полем.

Розділ фізики,
який вивчає розподіл статичного
електричного поля в просторі, називається
електростатикою.

Електричне поле
створюється зарядженими тілами, зокрема
зарядженими елементарними частинками.
Таке поле є потенціальним. Його
напруженість визначається законом
Кулона. Силові лінії потенціального
електричного поля починаються і
закінчуються на зарядах або виходять
на нескінченність.

Закон Кулона:

Два точкових
електричних заряда взаємодіють між
собою з силою, яка прямопропорційна
добутку модулів цих зарядів та обернено
пропорційна квадрату відстані між ними.

,

де F — сила взаємодії
точкових зарядів q1
q2;

r–відстань між
зарядами; –
проникливість; 0
– електрична постійна.

2.Напруженість поля.

Напру́женість
електри́чного по́ля — це векторна
фізична величина, яка дорівнює силі,
яка діє у даній точці простору у даний
момент часу на пробний одиничний
електричний заряд у електричному полі.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія

де
— сила, q — заряд,— напруженість електричного поля.

В системі СІ
вимірюється у В/м, на практиці здебільшого
у В/см.

3.
Робота електричного поля.
Потенціал.

Робота електричного
поля по переміщенню заряду
q
з точки поля з потенціалом
у точку з потенціалом

Потенціа́л—енергетична
характеристика електричного поля.
Чисельно дорівнює роботі по переміщенню
електричного заряду з даної точки в
нескінченність.

,

()

[]=
1В – потенціал

4.
Напруга

Напру́га
це
фізична величина, що визначається
роботою, яка виконується електричним
полем при переміщенні одиничного заряду
з однієї точки в іншу точку кола.

,

Напруга
вимірюється у вольтах. [U]=

Для вимірювання
напруги використовуються прилади, які
називаються вольтметрами, мілівольтметрами
тощо.

В побутовій
електромережі України використовується
змінний струм із напругою 220 В.

5.
Електроємність.

Електроємністю
(ємністю) – провідника С називають
величину, що дорівнює відношенню заряду
q, наданого провіднику до його потенціалу

:

Одиниця
електричної ємності в СІ – фарад, [C] =
Кл/В=Ф.

6.
Конденсатори
та їх з’єднання.

Система з двох
провідників розділених шаром діелектрика,
товщина якого мала порівняно з розмірами
провідників, називається конденсатором.
Конденсатори бувають плоскі, циліндричні,
сферичні.

Конденсатори –
це прилади, які накопичують електричну
енергію і можуть її зберігати деякий
час.

Електроємність
плоского конденсатора:

S – площа
пластини, d – відстань між пластинами,
– діелектрична проникність діелектрика.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія


діелектрична проникність
у вакуумі.

7.
Енергія
електричного поля.

Згідно закону
збереження енергії робота, яка виконується
електричним полем при переміщенні
зарядженої частинки дорівнює кінетичній
енергії яку набула ця частинка

.
Енергія (робота) вимірюється
в джоулях [We]
=Дж.

8. Діелектрична
проникність.

Діелектр́ична
прон́икність (діелектрична стала)
середовища ε — безрозмірна величина,
що характеризує ізоляційні властивості
середовища. Вона показує, в скільки
разів взаємодія між зарядами в однорідному
середовищі менша ніж у вакуумі.

Лекція Електричний
струм — 2 год.

План:
1.Струм і умови його існування.

2.Сила
струму.

3.
Опір провідників та залежність його
від температур

Послідовне та
паралельне з’єднання провідників

4.Закон Ома.

5. Джерело струму.
Електрорушійна сила..

6. Робота та
потужність постійного струму.

Фізика електричне поле — pro100vkusn0.ru

Скачать фізика електричне поле PDF

Электри́ческое по́ле — одна из двух компонент электромагнитного поля, представляющая собой векторное поле, существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом. Лектростатические явления. Закон Кулона На прошлом уроке мы изучили, что такое электростатические явления, такие как электризация и узнали, что заряды взаимодействуют между собой: с одинаковыми знаками отталкиваться, с противоположными притягиваются.

Но каким образом это происходит? Английский ученый Фарадей. Електричне поле та його характеристики. Прояв електричного поля. Електричні заряди не діють безпосередньо один на одний. Кожне заряджене тіло створює в навколишньому просторі електричне поле.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Це поле зумовлює силову дію на інші заряджені тіла. Головна властивість електричного поля – дія на електричні заряди з деякою силою.

Отже, взаємодія заряджених тіл здійснюється завдяки електричному полю, яке оточує заряджені тіла. #напруженість#електричне_поле#Фізика_10клас#закон_Кулона#електризація#фізика#. Электрическое поле. Электродинамика – раздел физики, изучающий свойства и взаимодействия электрических зарядов, осуществляемые посредством электромагнитного поля.

Электростатикой называется раздел электродинамики, в котором рассматриваются свойства и взаимодействия неподвижных электрически заряженных тел или частиц. Электромагнитное взаимодействие – это взаимодействие между электрически заряженными частицами или макротелами.

Электри́ческое по́ле — одна из двух компонент электромагнитного поля, представляющая собой векторное поле, существующее вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом. В данном уроке рассматривается новый вид материи – электрическое поле. На основе полученных ранее знаний вводится напряженность как силовая характеристика электрического поля.  Очевидно, что вокруг незаряженных тел электрическое поле отсутствует.

Экспериментально было установлено, что электрическое поле может действовать только на электрические заряды и заряженные тела. Лектростатические явления. Закон Кулона На прошлом уроке мы изучили, что такое электростатические явления, такие как электризация и узнали, что заряды взаимодействуют между собой: с одинаковыми знаками отталкиваться, с противоположными притягиваются. Но каким образом это происходит?

Английский ученый Фарадей.

fb2, djvu, doc, doc

Похожее:


  • Вільям голдінг презентація

  • Фізика 7 клас коршак ляшенко савченко гдз 2002

  • Дпа 2014 9 клас українська мова диктанти скачати безкоштовно

  • Відповіді хімія титаренко

  • Гдз 7 клас історія україни гупан смагін 2015
  • Електричне поле

    Визначення: Область навколо електричного заряду, в якійакт напруги або електричної сили називається електричним полем або електростатичним полем.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Якщо величина заряду велика, то вона може створити величезний стрес навколо регіону. Електричне поле представлено символом Е. Одиницею СІ електричного поля є ньютон на кулон, що дорівнює вольтам на метр.

    Електричне поле представленоуявні силові лінії. Для позитивного заряду лінія сили виходить із заряду і для негативного заряду лінія сили буде рухатися до заряду. Електричне поле для позитивних і негативних зарядів показано нижче
    Розглянемо одиничний заряд Q, розміщений у вакуумі. Якщо інший заряд q розміщується поблизу Q, то згідно з законом Кулона, заряд Q застосовує до нього силу. Заряд Q утворює навколо нього електричне поле, і коли будь-який інший заряд знаходиться поруч з ним, електричне поле Q застосовує силу на нього.Електричне поле, що створюється зарядом Q в точці r, задається
    де Q — одиничний заряд
    r — відстань між зарядами

    Заряд Q застосовує силу до заряду q, виражене

    Заряд q також застосовує рівну і протилежну силу на шихті Q.

    Типи електричного поля

    Електричне поле в основному поділяється на два типи. Це рівномірне електричне поле і неоднорідне електричне поле.

    1. Єдине електричне поле

    Коли електричне поле постійне на кожномуТочка, то поле називається рівномірним електричним полем. Постійне поле отримують шляхом розташування двох провідників паралельно один одному, а різниця потенціалів між ними залишається однаковою в кожній точці.

    2. Неоднорідне електричне поле

    Нерегулярне поле в кожній точці називається неоднорідним електричним полем. Неоднорідне поле має різну величину і напрямки.

    Властивості електричного поля

    Нижче наведено властивості електричного поля.

    1. Лінії поля ніколи не перетинаються один з одним.
    2. Вони перпендикулярні поверхні заряду.
    3. Поле сильне, коли лінії близькі один до одного, і він слабкий, коли лінії поля розходяться один від одного.
    4. Кількість ліній поля прямо пропорційно величині заряду.
    5. Лінія електричного поля починається від позитивного заряду і закінчується від негативного заряду.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія
    6. Якщо заряд єдиний, то вони починаються або закінчуються на нескінченності.
    7. Криві лінії є безперервними в області без заряду.

    Коли електричне та магнітне поле об’єднуються, вони утворюють електромагнітне поле.

    Электрическое поле

    | Определение, единицы и факты

    Электрическое поле, электрическое свойство, связанное с каждой точкой в ​​пространстве, когда заряд присутствует в любой форме. Величина и направление электрического поля выражаются величиной E, называемой напряженностью электрического поля или напряженностью электрического поля или просто электрическим полем. Знание значения электрического поля в точке без каких-либо конкретных знаний о том, что создало поле, — это все, что необходимо для определения того, что произойдет с электрическими зарядами вблизи этой конкретной точки.

    Подробнее по этой теме

    Электромагнетизм: электрические поля и силы

    Значение электрического поля в точке пространства, например, равно силе, которая будет действовать на единичный заряд в этой точке …

    Вместо того, чтобы рассматривать электрическую силу как прямое взаимодействие двух электрических зарядов на расстоянии друг от друга, один заряд считается источником электрического поля, которое распространяется наружу в окружающее пространство, и сила, действующая на второй заряд в этом пространстве. Пространство рассматривается как прямое взаимодействие между электрическим полем и вторым зарядом.Напряженность электрического поля E в любой точке может быть определена как электрическая или кулоновская сила F, приложенная к единице положительного электрического заряда q в этой точке, или просто E = F / q. Если второй, или тестовый, заряд вдвое больше, результирующая сила удваивается; но их отношение, мера электрического поля E, остается неизменным в любой данной точке. Сила электрического поля зависит от заряда источника, а не от испытательного заряда.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Строго говоря, введение небольшого пробного заряда, который сам по себе имеет электрическое поле, несколько изменяет существующее поле.Электрическое поле можно представить как силу на единицу положительного заряда, которая будет действовать до того, как поле будет возмущено присутствием пробного заряда.

    Направление силы, действующей на отрицательный заряд, противоположно направлению силы, действующей на положительный заряд. Поскольку электрическое поле имеет как величину, так и направление, направление силы, действующей на положительный заряд, выбирается произвольно в качестве направления электрического поля. Поскольку положительные заряды отталкиваются друг от друга, электрическое поле вокруг изолированного положительного заряда направлено радиально наружу.Когда они представлены силовыми линиями или силовыми линиями, электрические поля изображаются как начинающиеся на положительных зарядах и заканчивающиеся на отрицательных зарядах. Касательная к силовой линии указывает направление электрического поля в этой точке. Там, где силовые линии расположены близко друг к другу, электрическое поле сильнее, чем там, где они дальше друг от друга. Величина электрического поля вокруг электрического заряда, рассматриваемого как источник электрического поля, зависит от того, как заряд распределяется в пространстве.Для заряда, сосредоточенного почти в одной точке, электрическое поле прямо пропорционально величине заряда; он обратно пропорционален квадрату расстояния в радиальном направлении от центра заряда источника и зависит также от природы среды. Наличие материальной среды всегда уменьшает электрическое поле ниже значения, которое оно имеет в вакууме.

    Линии электрического поля почти равные, но противоположные заряды

    Encyclopædia Britannica, Inc.

    Иногда само электрическое поле может отделяться от заряда источника и образовывать замкнутые контуры, как в случае зарядов, ускоряющихся вверх и вниз по передающей антенне телевизионной станции.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Электрическое поле с сопровождающим его магнитным полем распространяется в пространстве в виде излучаемой волны с той же скоростью, что и свет. Такие электромагнитные волны указывают на то, что электрические поля генерируются не только электрическими зарядами, но и изменяющимися магнитными полями.

    Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
    Подпишись сейчас

    Величина электрического поля имеет размерность силы на единицу заряда. В системах метр-килограмм-секунда и системе СИ соответствующими единицами измерения являются ньютоны на кулон, что эквивалентно вольтам на метр.В системе сантиметр-грамм-секунда электрическое поле выражается в единицах дин на электростатическую единицу (esu), что эквивалентно статвольтам на сантиметр.

    Электрическое поле и движение заряда

    Возможно, одним из самых полезных, но само собой разумеющихся достижений последних веков является разработка электрических цепей. Поток заряда по проводам позволяет нам готовить пищу, освещать дома, кондиционировать рабочее и жилое пространство, развлекать нас фильмами и музыкой и даже позволяет нам безопасно ездить на работу или в школу.В этом разделе Физического класса мы исследуем причины, по которым заряд течет по проводам электрических цепей, и переменные, которые влияют на скорость, с которой он течет. Средства, с помощью которых движущийся заряд передает электрическую энергию приборам для их работы, будут подробно обсуждены.

    Один из фундаментальных принципов, который необходимо понять, чтобы понять электрические цепи, относится к концепции того, как электрическое поле может влиять на заряд внутри цепи, когда он перемещается из одного места в другое.Понятие электрического поля впервые было введено в разделе «Статическое электричество». В этом блоке электрическая сила описывалась как бесконтактная сила. Заряженный воздушный шар может оказывать притягивающее воздействие на противоположно заряженный воздушный шар, даже когда они не находятся в контакте.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Электрическая сила действует на расстоянии, разделяющем два объекта. Электрическая сила — это сила, действующая на расстоянии.

    Силы действия на расстоянии иногда называют полевыми силами. Ученые используют концепцию силового поля для объяснения этого довольно необычного силового явления, которое происходит при отсутствии физического контакта.На пространство, окружающее заряженный объект, влияет наличие заряда; в этом пространстве устанавливается электрическое поле. Заряженный объект создает электрическое поле — изменение пространства или поля в окружающей его области. Другие заряды в этой области почувствовали бы необычное изменение пространства. Независимо от того, входит заряженный объект в это пространство или нет, электрическое поле существует. Пространство изменяется присутствием заряженного объекта; другие объекты в этом пространстве испытывают странные и таинственные качества космоса.По мере того, как другой заряженный объект входит в пространство и продвигается все глубже и глубже в поле, действие поля становится все более и более заметным.

    Электрическое поле — это векторная величина, направление которой определяется как направление, в котором положительный тестовый заряд будет выдаваться при помещении в поле. Таким образом, направление электрического поля около положительного заряда источника всегда направлено от положительного источника. И направление электрического поля около отрицательного заряда источника всегда направлено в сторону отрицательного источника.

    Электрическое поле, работа и потенциальная энергия

    Электрические поля подобны гравитационным полям — оба связаны с силами, действующими на расстоянии. В случае гравитационных полей источником поля является массивный объект, а силы воздействия на расстоянии действуют на другие массы. Когда концепция силы тяжести и энергии обсуждалась в Блоке 5 Физического Класса, было упомянуто, что сила тяжести является внутренней или консервативной силой.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Когда гравитация воздействует на объект, перемещая его с высокого места на более низкое, общее количество механической энергии объекта сохраняется. Однако во время падающего движения произошла потеря потенциальной энергии (и увеличение кинетической энергии). Когда гравитация действительно воздействует на объект, перемещая его в направлении гравитационного поля, объект теряет потенциальную энергию. Потенциальная энергия, изначально запасенная внутри объекта в результате его вертикального положения, теряется, когда объект движется под действием гравитационного поля.С другой стороны, для перемещения массивного объекта против его гравитационного поля потребуется энергия. Стационарный объект не может естественно двигаться против поля и получать потенциальную энергию. Энергия в форме работы должна быть передана объекту внешней силой, чтобы он достиг этой высоты и соответствующей потенциальной энергии.

    Важный момент, который следует сделать из этой аналогии с гравитацией, заключается в том, что внешняя сила должна совершать работу, чтобы переместить объект против природы — от энергии с низким потенциалом к ​​энергии с высоким потенциалом.С другой стороны, объекты естественным образом переходят от энергии с высоким потенциалом к ​​энергии с низким потенциалом под действием силы поля. Для объектов просто естественно переходить от высокой энергии к низкой; но требуется работа, чтобы переместить объект с низкой энергии на высокую.

    Аналогичным образом, чтобы переместить заряд в электрическом поле против его естественного направления движения, потребуется работа. Работа внешней силы, в свою очередь, добавит объекту потенциальной энергии.Естественное направление движения объекта — от высокой энергии к низкой энергии; но нужно работать, чтобы сдвинуть объект против природы. С другой стороны, не потребуется работы, чтобы переместить объект из места с высоким потенциалом энергии в место с низким потенциалом энергии. Когда этот принцип логически распространяется на движение заряда в электрическом поле, связь между работой, энергией и направлением движения заряда становится более очевидной.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія

    Рассмотрим диаграмму выше, на которой положительный заряд источника создает электрическое поле, а положительный тестовый заряд движется против поля и вместе с ним.На диаграмме A положительный тестовый заряд перемещается против поля из точки A в точку B. Перемещение заряда в этом направлении было бы подобно движению против природы. Таким образом, потребуется работа, чтобы переместить объект из местоположения A в местоположение B, и положительный тестовый заряд будет приобретать потенциальную энергию в процессе. Это было бы аналогично перемещению массы в восходящем направлении; потребовалась бы работа, чтобы вызвать такое увеличение потенциальной гравитационной энергии. На схеме B положительный тестовый заряд перемещается вместе с полем из точки B в точку A.Это движение было бы естественным и не требовало бы работы внешней силы. Положительный тестовый заряд будет терять энергию при перемещении из точки B в точку A. Это будет аналогично падению массы вниз; это произойдет естественным образом и будет сопровождаться потерей гравитационной потенциальной энергии. Из этого обсуждения можно сделать вывод, что место с высокой энергией для положительного тестового заряда — это место, ближайшее к положительному исходному заряду; а место с низким энергопотреблением находится дальше всего.

    Вышеупомянутое обсуждение относилось к перемещению положительного тестового заряда в электрическом поле, созданном положительным зарядом источника.Теперь рассмотрим движение того же положительного пробного заряда в электрическом поле, создаваемом отрицательным зарядом источника. Тот же принцип в отношении работы и потенциальной энергии будет использоваться для определения местоположений высокой и низкой энергии.

    На схеме C положительный тестовый заряд движется из точки A в точку B в направлении электрического поля. Это движение было бы естественным — как масса, падающая к Земле. Для того, чтобы вызвать такое движение, не потребуется работа, и это будет сопровождаться потерей потенциальной энергии.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія На схеме D положительный тестовый заряд движется из точки B в точку A против электрического поля. Потребуется работа, чтобы вызвать это движение; это было бы аналогично увеличению массы в гравитационном поле Земли. Поскольку энергия передается испытательному заряду в виде работы, положительный испытательный заряд будет приобретать потенциальную энергию в результате движения. Из этого обсуждения можно сделать вывод, что место с низкой энергией для положительного тестового заряда — это место, ближайшее к отрицательному заряду источника, а место с высокой энергией — это место, наиболее удаленное от отрицательного заряда источника.

    Когда мы начнем обсуждать схемы, мы применим эти принципы, касающиеся работы и потенциальной энергии, к движению заряда по цепи. Как мы здесь рассуждали, перемещение положительного тестового заряда против электрического поля потребует работы и приведет к увеличению потенциальной энергии. С другой стороны, положительный тестовый заряд будет естественным образом перемещаться в направлении поля без необходимости работы с ним; это движение приведет к потере потенциальной энергии.Прежде чем применять это к электрическим цепям, нам нужно сначала изучить значение концепции электрического потенциала.

    Учебное пособие по физике: Линии электрического поля

    В предыдущем разделе Урока 4 обсуждалась векторная природа напряженности электрического поля. Величина или напряженность электрического поля в пространстве, окружающем заряд источника, напрямую связана с количеством заряда на заряде источника и обратно пропорционально расстоянию от источника заряда.Направление электрического поля всегда направлено в том направлении, в котором положительный испытательный заряд будет выталкиваться или вытягиваться, если его поместить в пространство, окружающее исходный заряд. Поскольку электрическое поле является векторной величиной, его можно представить векторной стрелкой.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія В любом заданном месте стрелки указывают направление электрического поля, а их длина пропорциональна напряженности электрического поля в этом месте. Такие векторные стрелки показаны на схеме ниже. Обратите внимание, что длины стрелок больше, когда они ближе к источнику заряда, и короче, когда они дальше от источника заряда.

    Более полезным средством визуального представления векторной природы электрического поля является использование силовых линий электрического поля. Вместо того, чтобы рисовать бесчисленные векторные стрелки в пространстве, окружающем заряд источника, возможно, более полезно нарисовать узор из нескольких линий, которые проходят между бесконечностью и зарядом источника. Эти линии, иногда называемые линиями электрического поля, указывают в направлении, в котором положительный испытательный заряд ускорится, если поместить на линию.Таким образом, линии направлены от положительно заряженных исходных зарядов к отрицательно заряженным исходным зарядам. Для передачи информации о направлении поля каждая линия должна включать стрелку, указывающую в соответствующем направлении. Схема силовых линий электрического поля может включать бесконечное количество линий. Поскольку рисование такого большого количества линий имеет тенденцию к снижению читабельности рисунков, количество линий обычно ограничено. Присутствия нескольких линий вокруг заряда обычно достаточно, чтобы передать природу электрического поля в пространстве, окружающем эти линии.

    Правила построения диаграмм электрического поля

    Существует множество условных обозначений и правил для рисования таких моделей линий электрического поля. Условные обозначения просто установлены для того, чтобы рисунки линий электрического поля передавали наибольший объем информации о природе электрического поля, окружающего заряженный объект. Одно из распространенных правил — окружать более заряженные объекты большим количеством линий.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Предметы с большим зарядом создают более сильные электрические поля. Окружив сильно заряженный объект большим количеством линий, можно передать силу электрического поля в пространстве, окружающем заряженный объект, с помощью линейной плотности. Это соглашение изображено на диаграмме ниже.

    Плотность линий, окружающих любой данный объект, не только раскрывает информацию о количестве заряда в исходном заряде, но и плотность линий в определенном месте в пространстве раскрывает информацию о напряженности поля в этом месте.Рассмотрим объект, показанный справа. На разных расстояниях от источника заряда нарисованы два разных круглых сечения. Эти поперечные сечения представляют области пространства ближе и дальше от источника заряда. Силовые линии расположены ближе друг к другу в областях пространства, ближайших к заряду; и они разбросаны дальше друг от друга в наиболее удаленных от заряда областях пространства. Основываясь на соглашении относительно линейной плотности, можно было бы заключить, что электрическое поле является наибольшим в местах, наиболее близких к поверхности заряда, и, по крайней мере, в местах, удаленных от поверхности заряда.Плотность линий в структуре силовых линий электрического поля раскрывает информацию о силе или величине электрического поля.

    Второе правило рисования линий электрического поля включает рисование силовых линий, перпендикулярных поверхностям объектов в местах, где линии соединяются с поверхностями объектов. На поверхности объектов как симметричной, так и неправильной формы никогда не бывает компонента электрической силы, направленной параллельно поверхности. Электрическая сила и, следовательно, электрическое поле всегда направлены перпендикулярно поверхности объекта.Если бы когда-либо существовала какая-либо составляющая силы, параллельная поверхности, то любой избыточный заряд, находящийся на поверхности заряда источника, начал бы ускоряться. Это привело бы к возникновению электрического тока внутри объекта; это никогда не наблюдается в статическом электричестве.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Как только силовая линия покидает поверхность объекта, она часто меняет свое направление. Это происходит при рисовании линий электрического поля для конфигураций из двух или более зарядов, как описано в разделе ниже.

    Последнее правило рисования линий электрического поля включает пересечение линий.Линии электрического поля никогда не должны пересекаться. Это особенно важно (и соблазнительно нарушить) при рисовании линий электрического поля в ситуациях, связанных с конфигурацией зарядов (как в разделе ниже). Если бы силовым линиям электрического поля было позволено пересекаться друг с другом в данном месте, вы могли бы представить себе результаты. Линии электрического поля раскрывают информацию о направлении (и силе) электрического поля в определенной области пространства. Если линии пересекаются друг с другом в данном месте, тогда должно быть два отчетливо разных значения электрического поля с их собственным индивидуальным направлением в этом заданном месте.Этого никогда не могло быть. Каждое отдельное место в космосе имеет свою собственную напряженность электрического поля и направление, связанное с ней. Следовательно, линии, представляющие поле, не могут пересекать друг друга в любом заданном месте в пространстве.

    Линии электрического поля для конфигураций из двух и более зарядов

    В приведенных выше примерах мы видели силовые линии электрического поля в пространстве, окружающем точечные заряды.Но что, если область пространства содержит более одного точечного заряда? Как можно описать электрическое поле в пространстве, окружающем конфигурацию из двух или более зарядов, линиями электрического поля? Чтобы ответить на этот вопрос, мы сначала вернемся к нашему первоначальному методу рисования векторов электрического поля.

    Предположим, что есть два положительных заряда — заряд A (Q A ) и заряд B (Q B ) — в данной области пространства. Каждый заряд создает собственное электрическое поле.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія В любом заданном месте вокруг зарядов напряженность электрического поля можно рассчитать с помощью выражения kQ / d 2 . Так как есть два заряда, расчет kQ / d 2 необходимо будет выполнить дважды в каждом месте — один раз с kQ A / d A 2 и один раз с kQ B / d B 2 (d A — это расстояние от этого места до центра заряда A, а d B — это расстояние от этого места до центра заряда B).Результаты этих вычислений проиллюстрированы на диаграмме ниже с векторами электрического поля (E A и E B ), нанесенными в различных местах. Сила поля обозначается длиной стрелки, а направление поля обозначается направлением стрелки.

    Поскольку электрическое поле является вектором, обычные операции, применяемые к векторам, могут быть применены к электрическому полю. То есть они могут быть добавлены по схеме «голова к хвосту» для определения результирующего или результирующего вектора электрического поля в каждом месте.Это показано на схеме ниже.

    Схема выше показывает, что величина и направление электрического поля в каждом месте — это просто векторная сумма векторов электрического поля для каждого отдельного заряда. Если выбрано больше местоположений и процесс рисования E A , E B и E net повторяется, тогда напряженность и направление электрического поля во множестве местоположений будут известны. (Это не делается, поскольку это очень трудоемкая задача.В конце концов, линии электрического поля, окружающие конфигурацию двух наших зарядов, начнут проявляться. Для ограниченного числа точек, выбранных в этом месте, можно увидеть начало рисунка силовых линий электрического поля. Это показано на диаграмме ниже. Обратите внимание, что для каждого местоположения векторы электрического поля касаются направления линий электрического поля в любой заданной точке.

    Построение силовых линий электрического поля таким способом — утомительная и громоздкая задача.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Использование компьютерной программы для построения полевых графиков или лабораторной процедуры дает аналогичные результаты за меньшее время (и с большим количеством операций). Какой бы метод ни использовался для определения рисунков силовых линий электрического поля для конфигурации зарядов, общая идея состоит в том, что образец является результатом рисунков для отдельных зарядов в конфигурации. Картины силовых линий электрического поля для других конфигураций заряда показаны на диаграммах ниже.

    На каждой из приведенных выше диаграмм заряды отдельных источников в конфигурации имеют одинаковую величину заряда.Имея одинаковое количество заряда, каждый исходный заряд имеет одинаковую способность изменять окружающее его пространство. Следовательно, узор является симметричным по своей природе, и количество линий, исходящих от заряда источника или идущих к заряду источника, одинаково. Это усиливает обсуждавшийся ранее принцип, согласно которому плотность линий, окружающих любой заданный заряд источника, пропорциональна количеству заряда на этом заряде источника. Если количество заряда на исходном заряде не идентично, рисунок примет асимметричный характер, поскольку один из исходных зарядов будет иметь большую способность изменять электрическую природу окружающего пространства.Это показано на рисунках силовых линий электрического поля ниже.

    После построения диаграмм линий электрического поля для различных конфигураций заряда можно предсказать общие модели для других конфигураций. Есть ряд принципов, которые помогут в таких прогнозах. Эти принципы описаны (или повторно описаны) в списке ниже.

    • Линии электрического поля всегда проходят от положительно заряженного объекта к отрицательно заряженному объекту, от положительно заряженного объекта к бесконечности или от бесконечности к отрицательно заряженному объекту.
    • Линии электрического поля никогда не пересекаются.
    • Линии электрического поля наиболее плотны вокруг объектов с наибольшим зарядом.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія
    • В местах, где линии электрического поля встречаются с поверхностью объекта, линии перпендикулярны поверхности.

    Линии электрического поля как невидимая реальность

    В Уроке 4 подчеркивалось, что концепция электрического поля возникла, когда ученые пытались объяснить действие на расстоянии, которое происходит между заряженными объектами.Понятие электрического поля было впервые введено физиком 19 века Майклом Фарадеем. Фарадей считал, что рисунок линий, характеризующий электрическое поле, представляет собой невидимую реальность. Вместо того чтобы мыслить в терминах влияния одного заряда на другой, Фарадей использовал концепцию поля, чтобы предположить, что заряженный объект (или массивный объект в случае гравитационного поля) влияет на пространство, которое его окружает. Когда другой объект входит в это пространство, на него влияет поле, установленное в этом пространстве.С этой точки зрения видно, что заряд взаимодействует с электрическим полем, а не с другим зарядом. Для Фарадея секрет понимания действия на расстоянии заключается в понимании силы заряда-поля-заряда. Заряженный объект посылает свое электрическое поле в космос, простираясь от «съемника до шкива». Каждый заряд или конфигурация зарядов создает сложную сеть влияния в окружающем его пространстве. Хотя линии невидимы, эффект очень реален. Поэтому, когда вы практикуете упражнение по построению силовых линий электрического поля вокруг зарядов или конфигурации зарядов, вы делаете больше, чем просто рисуете извилистые линии.Скорее, вы описываете наэлектризованную паутину пространства, которая притягивает и отталкивает другие заряды, попадающие в нее.

    Мы хотели бы предложить …

    Иногда просто прочитать об этом недостаточно. Вы должны с ним взаимодействовать! И это именно то, что вы делаете, когда используете одно из интерактивных материалов The Physics Classroom. Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного приложения «Положите заряд в цель» и / или интерактивного интерфейса «Линии электрического поля».Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Оба интерактивных компонента можно найти в разделе Physics Interactives на нашем веб-сайте. Оба Interactives обеспечивают увлекательную среду для исследования силовых линий электрического поля.

    Проверьте свое понимание

    Используйте свое понимание, чтобы ответить на следующие вопросы. По завершении нажмите кнопку, чтобы просмотреть ответы.

    1. На диаграммах ниже показаны несколько диаграмм направленности силовых линий электрического поля.Какие из этих шаблонов неверны? _________ Объясните, что не так во всех неправильных схемах.

    2. Эрин Агин нарисовала следующие силовые линии электрического поля для конфигурации из двух зарядов. Что Эрин сделала не так? Объяснять.

    3. Рассмотрите силовые линии электрического поля, показанные на диаграмме ниже.Из диаграммы видно, что объект A — ____, а объект B — ____.

    а. +, +

    г. -, —

    г. +, —

    г. -, +

    e. недостаточно информации

    4.Рассмотрим линии электрического поля, нарисованные справа для конфигурации из двух зарядов. На схеме обозначено несколько мест. Расположите эти места в порядке убывания напряженности электрического поля — от наименьшего к наибольшему.

    5. Используйте свое понимание силовых линий электрического поля для определения зарядов на объектах в следующих конфигурациях.

    6.Наблюдайте за линиями электрического поля ниже для различных конфигураций. Ранжируйте предметы, у которых есть наибольшая величина электрического заряда, начиная с наименьшего заряда.

    ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

    ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ




    Наличие электрического заряда создает силу для всех остальных зарядов.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія
    настоящее время.Электрическая сила производит действие на расстоянии; заряженные предметы
    могут влиять друг на друга, не касаясь. Предположим, два заряда, q 1
    и q 2 , изначально находятся в состоянии покоя. Закон Кулона позволяет вычислить
    сила, прилагаемая зарядом q 2 к заряду q 1 (см. рисунок
    23.1). В определенный момент заряд q 2 перемещается ближе к заряду
    q 1 . В результате мы ожидаем увеличения силы со стороны
    q 2 на q 1 .Однако это изменение не может произойти
    мгновенный (никакой сигнал не может распространяться быстрее скорости света). В
    заряды оказывают друг на друга силу посредством возмущений, которые они
    генерируются в окружающем их пространстве. Эти нарушения называются
    электрических полей . Каждый электрически заряженный объект генерирует электрический
    поле, которое пронизывает пространство вокруг и оказывает толкающее или тянущее действие всякий раз, когда
    он вступает в контакт с другими заряженными объектами. Электрическое поле E создавало
    набором зарядов можно измерить, поместив точечный заряд q на заданный
    позиция.Испытательный заряд будет ощущать электрическую силу F. Электрический
    поле в месте нахождения точечного заряда определяется как сила F, деленная на
    заряд q:

    Рисунок 23.1. Электрическая сила между двумя электрическими зарядами.


    (23,1)

    Определение электрического поля показывает, что электрическое поле представляет собой вектор
    поле: электрическое поле в каждой точке имеет величину и направление. В
    направление электрического поля — это направление, в котором положительный заряд
    помещенный в это положение будет двигаться.В этой главе расчет
    будет обсуждаться электрическое поле, создаваемое различными распределениями заряда.


    Из определения электрического поля ясно, что для того, чтобы
    рассчитать напряженность поля, создаваемую распределением заряда, мы должны уметь
    чтобы вычислить полную электрическую силу, приложенную этим зарядом к испытательному заряду
    распределение.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія

    Рисунок 23.2. Суперпозиция электрических сил. Предположим, что заряд q находится рядом с тремя другими
    зарядов, q 1 , q 2 и q 3 , как показано на рисунке
    23.2. Закон Кулона можно использовать для расчета электрической силы между q и
    q 1 , между q и q 2 и между q и q 3 .
    Эксперименты показали, что общая сила q 1 ,
    q 2 и q 3 на q — векторная сумма индивидуальных
    сил:


    (23,2)

    Пример: Задача 23.30

    Общее количество заряда Q равномерно распределено по тонкой
    прямой пластиковый стержень длиной L (см. рисунок 23.3).

    а) Найдите электрическую силу, действующую на точечный заряд q, расположенный в точке P, в точке
    расстояние d от одного конца стержня (см. рисунок 23.3).

    б) Найдите электрическую силу, действующую на точечный заряд q, расположенный в точке P ‘, в точке
    расстояние y от середины стержня (см. рисунок 23.3).

    Рисунок 23.3. Проблема 23.30.

    а) На рисунке 23.4 показана сила dF, действующая на точечный заряд q, расположенный в точке P,
    в результате кулоновского взаимодействия заряда q с небольшим сегментом
    стержень.Сила направлена ​​по оси x и имеет величину

    .

    (23.3)

    Рисунок 23.4. Соответствующие размеры для задачи 23.30a. Полная сила, действующая на заряд q, может быть найдена путем суммирования
    все отрезки стержня:


    (23,4)

    б) На рисунке 23.5 показана сила, действующая на заряд q, расположенный в точке P ‘, за счет двух
    заряженные сегменты стержня. Чистая сила dF, приложенная к q двумя сегментами
    стержня направлен по оси y (вертикальная ось) и имеет величину
    равно


    (23.5)

    Примечание: x-компонент dF l отменяет x-компонент
    dF r , поэтому результирующая сила, действующая на q, равна сумме
    y-компоненты dF l и dF r . Величина
    dF l и dF r могут быть получены из закона Кулона:


    (23.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія 6)

    Рисунок 23.5. Соответствующее измерение для задачи 23.30b Подставляя ур. (23.6) в ур.(23.5) получаем


    (23,7)

    Чистая сила, действующая на заряд q, может быть получена путем суммирования по всем сегментам
    стержня.


    (23,8)


    Уравнение (23.1) показывает, что электрическое поле, создаваемое зарядом
    распределение — это просто сила на единицу положительного заряда. Процедура
    измерить электрическое поле, изложенное во введении, предполагает, что все
    заряды, генерирующие электрическое поле, остаются неподвижными, в то время как
    вводится тестовый заряд.Чтобы избежать нарушения этих сборов,
    Обычно удобно использовать очень маленький тестовый заряд.

    Пример: электрическое поле точечного заряда Q.

    Пробный заряд, помещенный на расстоянии r от точечного заряда Q, испытает
    электрическая сила F c , заданная законом Кулона:


    (23,9)

    Электрическое поле, создаваемое точечным зарядом Q, можно рассчитать по формуле
    подставив уравнение (23.9) в уравнение (23.1)


    (23.10)

    Пример: электрическое поле зарядного листа.

    Предположим, что очень большой лист имеет однородную плотность заряда [сигма]
    Кулон на квадратный метр. Список обвинений можно рассматривать как составленный
    набор из множества концентрических колец, центрированных вокруг оси z (которая
    совпадает с месторасположением достопримечательности). Общая электрическая
    поле в этой точке может быть получено векторным сложением электрического поля
    генерируется всеми небольшими сегментами листа.На рисунке 23.6 показаны соответствующие
    размер, используемый для расчета электрического поля, создаваемого кольцом с радиусом
    r и ширина dr. Напряженность электрического поля, создаваемого каждым кольцом, равна
    направлена ​​по оси z и имеет прочность, равную


    (23.11)

    где dQ — заряд кольца, а z — координата z точки
    интерес.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Заряд dQ может быть выражен через r, dr и [сигма]


    (23.12)

    Рисунок 23.6. Электрическое поле над большим зарядным листом. Угол [тета] зависит от радиуса кольца и
    z-координата точки интереса


    (23,13)

    Подставляя уравнение (23.12) и уравнение (23.13) в уравнение (23.11), получаем


    (23.14)

    Полное электрическое поле можно найти, суммируя вклады всех колец
    составляющих ведомость начисления


    (23.15)

    Рисунок 23.7. Поле создается двумя большими параллельно заряженными
    тарелки.
    Уравнение (23.15) показывает, что однородное электрическое поле
    производится бесконечно большим заряженным листом. Однако во многих практических
    приложения, в которых требуется однородное электрическое поле, два параллельных заряда
    листы используются. Электрическое поле между двумя заряженными пластинами (с
    плотность заряда [сигма] и — [сигма]) может быть получена путем векторного сложения
    поля, создаваемые отдельными пластинами (см. рисунок 23.7):


    (23.16)

    Электрические поля над и под пластинами имеют противоположные направления (см.
    Рис. 23.7) и отмените. Следовательно, две заряженные пластины создают однородную
    электрическое поле, ограниченное областью между пластинами, и отсутствие электрического поля
    за пределами этого региона (примечание: это в отличие от одного заряженного листа, который
    создает электрическое поле повсюду).

    Пример: Задача 23.26

    Два больших листа бумаги пересекаются друг с другом под прямым углом.Каждый
    лист несет равномерное распределение положительного заряда [сигма]
    С / м 2 . Найдите величину электрического поля в каждом из четырех
    квадранты.

    Рисунок 23.8. Проблема 23.26. Эту проблему легко решить, применив
    принцип суперпозиции электрических полей, генерируемых каждым листом индивидуально
    (см. рисунок 23.8). Напряженность электрического поля, создаваемого каждой пластиной
    дается уравнением (23.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія 15). Направление электрического поля перпендикулярно
    к пластине и указывая от нее.Сила общего электрического
    поле в каждом квадранте равно


    (23,17)

    и его направление в каждом из четырех квадрантов показано на рисунке 23.8.


    Электрическое поле можно представить графически в виде силовых линий. Эти строки
    нарисованы таким образом, что в данной точке касательная к прямой имеет
    направление электрического поля в этой точке. Плотность линий составляет
    пропорциональна величине электрического поля.Каждая полевая линия начинается на
    точечный положительный заряд и заканчивается точечным отрицательным зарядом. Поскольку плотность
    силовых линий пропорциональна напряженности электрического поля,
    количество линий, выходящих из положительного заряда, также должно быть пропорционально
    заряд. Примером силовых линий, генерируемых распределением зарядов, является
    показано на рисунке 23.9.

    Рисунок 23.9. Электрическое поле, создаваемое двумя точечными зарядами q = +
    4


    Суммарная сила, действующая на нейтральный объект, помещенный в однородное электрическое поле, равна
    нуль.Однако электрическое поле может создавать чистый крутящий момент, если положительный и
    отрицательные заряды сосредоточены в разных местах объекта. An
    Пример показан на рисунке 23.10. На рисунке показан заряд Q, расположенный на одном
    конец стержня длиной L и заряд — Q, расположенный на противоположном конце
    стержень. Силы, действующие на два заряда, равны

    .

    (23.18)

    Рисунок 23.10. Электрический диполь в электрическом поле. Ясно, что результирующая сила, действующая на систему, равна нулю.Крутящий момент двух сил по отношению к центру стержня задается
    по


    (23,19)

    В результате этого крутящего момента стержень будет вращаться вокруг своего центра. Если [theta] =
    0 град. (стержень совмещен с полем) крутящий момент будет равен нулю.

    Распределение заряда в теле можно охарактеризовать параметром
    называется дипольным моментом p.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Дипольный момент стержня показан на рисунке 23.10.
    определяется как


    (23.20)

    В общем случае дипольный момент — это вектор, направленный от отрицательной
    заряд в сторону положительного заряда. Используя определение дипольного момента
    из уравнения (23.20) крутящий момент объекта в электрическом поле равен


    (23.21)


    Отправляйте комментарии, вопросы и / или предложения по электронной почте на адрес [email protected] и / или посетите домашнюю страницу Фрэнка Вольфса.

    Возвращение к электрическому полю | Безграничная физика

    Электрическое поле точечного заряда

    Точечный заряд создает электрическое поле, которое можно рассчитать по закону Кулона.

    Цели обучения

    Определить закон, который можно использовать для расчета электрического поля, создаваемого точечным зарядом

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • Электрическое поле — это векторное поле вокруг заряженной частицы. Он представляет силу, которую почувствовали бы другие заряженные частицы, если бы их поместили рядом с частицей, создающей электрическое поле.
    • Учитывая точечный заряд или частицу бесконечно малого размера, которая содержит определенный заряд, силовые линии электрического поля исходят одинаково во всех радиальных направлениях.
    • Если точечный заряд положительный, силовые линии направлены от него; если заряд отрицательный, на него указывают силовые линии.
    Ключевые термины
    • Закон Кулона: математическое уравнение, вычисляющее вектор электростатической силы между двумя заряженными частицами
    • векторное поле: конструкция, в которой каждая точка в евклидовом пространстве связана с вектором; функция, диапазон которой является векторным пространством

    Электрическое поле точечного заряда, как и любое другое электрическое поле, представляет собой векторное поле, которое представляет эффект, который точечный заряд оказывает на другие заряды вокруг него.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія 2} \ hat {\ text {r}}} [/ latex]

    Радиальная система координат: электрическое поле точечного заряда определяется в радиальных координатах.Положительное направление r указывает от начала координат, а отрицательное направление r указывает на начало координат. Электрическое поле точечного заряда симметрично относительно направления θ.

    Следует иметь в виду, что указанная выше сила действует на испытательный заряд Q в положительном радиальном направлении, определяемом исходным зарядом q. Это означает, что поскольку оба заряда являются положительными и будут отталкиваться друг от друга, сила, действующая на тестовый заряд, направлена ​​в сторону от исходного заряда.2} \ hat {\ text {r}} [/ latex]

    Обратите внимание, что это указывает в отрицательном направлении [latex] \ hat {\ text {r}} [/ latex], то есть к исходному заряду. Это имеет смысл, потому что противоположные заряды притягиваются, и сила, действующая на тестовый заряд, будет стремиться подтолкнуть его к исходному положительному заряду, создающему поле. Приведенное выше математическое описание электрического поля точечного заряда известно как закон Кулона.

    Наложение полей

    Результат нескольких электрических полей, действующих на одну и ту же точку, является суммой напряженности сил, приложенных каждым полем в этой точке.

    Цели обучения

    Сформулируйте принцип суперпозиции для линейной системы

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • Принцип суперпозиции гласит, что для всех линейных систем общий ответ на множественные стимулы в заданном месте и в определенное время равен сумме ответов, которые были бы вызваны каждым стимулом индивидуально.
    • Возможные стимулы включают, помимо прочего, числа, функции, векторы, векторные поля и изменяющиеся во времени сигналы.
    • Принцип суперпозиции применим к любой линейной системе, включая алгебраические уравнения, линейные дифференциальные уравнения и системы уравнений вышеупомянутых форм.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія
    • Электрические поля — это непрерывные поля векторов, поэтому в данной точке можно найти силы, которые несколько полей будут приложить к испытательному заряду, и сложить их, чтобы найти результат.
    Ключевые термины
    • ортогональные: из двух объектов под прямым углом; перпендикулярны друг другу.
    • принцип суперпозиции: принцип, согласно которому линейная комбинация двух или более решений уравнения сама по себе является решением; это особенность многих физических законов.
    • вектор: направленная величина, имеющая как величину, так и направление; между двумя точками.

    Как векторные поля, электрические поля подчиняются принципу суперпозиции. Этот принцип гласит, что для всех линейных систем чистый ответ на множественные стимулы в определенном месте и в определенное время равен сумме ответов, которые были бы вызваны каждым стимулом индивидуально.

    Возможные стимулы включают, помимо прочего: числа, функции, векторы, векторные поля и изменяющиеся во времени сигналы. Следует отметить, что принцип суперпозиции применим к любой линейной системе, включая алгебраические уравнения, линейные дифференциальные уравнения и системы уравнений вышеупомянутых форм.

    Например, если силы A и B постоянны и одновременно действуют на объект, обозначенный буквой O in, результирующая сила будет суммой сил A и B.Сложение векторов является коммутативным, поэтому добавление A к B или B к A не влияет на результирующий вектор; это также относится к вычитанию векторов.

    Сложение векторов: Силы a и b действуют на объект в точке O. Их сумма коммутативна и дает результирующий вектор c.

    Электрические поля — это непрерывные поля векторов, поэтому в данной точке можно найти силы, которые несколько полей будут применять к испытательному заряду, и сложить их, чтобы найти результат. Для этого сначала найдите составляющие вектора силы, прикладываемой каждым полем в каждой из ортогональных осей.Это можно сделать с помощью тригонометрических функций.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Затем, как только векторы-компоненты найдены, добавьте компоненты по каждой оси, которые применяются объединенными электрическими полями.

    Это единственная форма решения. Общий результирующий вектор можно найти, используя теорему Пифагора, чтобы найти результирующую (гипотенузу треугольника, созданного с помощью приложенных сил как катетов) и угол по отношению к данной оси, приравняв арктангенс угла к отношению силы соседних и противоположных ног.

    Линии электрического поля: многократные заряды

    Электрические поля, создаваемые множественными зарядами, взаимодействуют, как и любые другие векторные поля; их силы можно подвести.

    Цели обучения

    Вычислить результирующую силу нескольких электрических зарядов на испытательном заряде

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • Когда взаимодействуют несколько электрических зарядов, их результирующая сила на испытательном заряде может быть вычислена с помощью векторного сложения.
    • Если рассматриваются противоположные заряды, соедините один с другим с помощью силовых линий. Если заряды одинаковые, ни в коем случае не подключайте их.
    • При моделировании электрических полей нескольких зарядов учитывайте знак и величину каждого заряда. Количество силовых линий должно быть пропорционально величине заряда, который их вызывает.
    Ключевые термины
    • вектор: направленная величина, имеющая как величину, так и направление; между двумя точками.

    До сих пор мы рассматривали силовые линии электрического поля, относящиеся к изолированным точечным зарядам. Но что, если будет введено другое обвинение? У каждого будет свое собственное электрическое поле, и эти два поля будут взаимодействовать.

    При моделировании электрических полей нескольких зарядов важно учитывать знак и величину каждого заряда. Такие модели не должны быть абсолютными, но должны быть непротиворечивыми. Например, числовое поле линий должно быть пропорционально величине заряда, который их порождает.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Это означает, что если заряды q 1 (со значением +1) q 2 (заряд +2) и q 3 (заряд +3) находятся в одном поле, можно соединить 4, 8 и 12 силовые линии соответственно зарядам. Можно также выбрать подключение 3, 6 и 9 силовых линий соответственно к q 1 , q 2 и q 3 ; важно то, что количество линий связано со значениями заряда одной и той же константой пропорциональности. Линии поля всегда должны быть направлены от положительных зарядов в сторону отрицательного заряда.

    Силовые линии между подобными и разнородными зарядами: Пример a показывает, насколько слабое электрическое поле между подобными зарядами (концентрация силовых линий между ними мала). Пример b, напротив, имеет сильное поле между зарядами, о чем свидетельствует высокая концентрация соединяющих их силовых линий.

    Если рассматриваются противоположные заряды, соедините один с другим с помощью силовых линий. Если заряды одинаковые, ни в коем случае не подключайте их.

    Напряженность электрического поля пропорционально зависит от расстояния между силовыми линиями.Больше линий поля на единицу площади, перпендикулярной линиям, означает более сильное поле. Также следует отметить, что в любой точке направление электрического поля будет касательным к силовой линии.

    Определение чистой силы при испытании заряда

    Как векторные поля, электрические поля проявляют свойства, типичные для векторов, и поэтому могут складываться друг с другом в любой интересующей точке. Таким образом, для заданных зарядов q 1 , q 2 ,… q n можно найти их результирующую силу, действующую на испытательный заряд в определенной точке, с помощью векторного сложения: сложения составляющих векторов в каждом направлении и использования обратной тангенса функция, чтобы найти угол результирующей относительно заданной оси.

    Конденсатор с параллельными пластинами

    Конденсатор с параллельными пластинами — это электрический компонент, используемый для хранения энергии в электрическом поле между двумя заряженными плоскими поверхностями.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія

    Цели обучения

    Опишите общую конструкцию конденсатора

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • Конденсаторы могут иметь разные формы, но все они состоят из двух проводников, разделенных диэлектрическим материалом.
    • Все конденсаторы собирают заряд на двух отдельных проводящих поверхностях; одна сторона положительная, а другая отрицательная.Электрическое поле создается, когда заряд накапливается на противоположных поверхностях, накапливая энергию. Диэлектрик действует как изолятор, изолируя заряженные поверхности.
    • Способность конденсаторов удерживать заряд измеряется в Фарадах (Ф). Конденсаторы обычно допускают небольшую утечку тока через диэлектрик, но после определенного напряжения весь конденсатор выходит из строя, поскольку диэлектрик становится проводником.
    Ключевые термины
    • конденсатор: Электронный компонент, способный накапливать электрический заряд, особенно тот, который состоит из двух проводников, разделенных диэлектриком.
    • диэлектрик: Электроизоляционный или непроводящий материал, рассматриваемый на предмет его электрической восприимчивости (т. Е. Его свойства поляризации при воздействии внешнего электрического поля).
    • проводник: Материал, содержащий подвижные электрические заряды.

    Обзор

    Конденсатор — это электрический компонент, используемый для хранения энергии в электрическом поле. Конденсаторы могут быть разных форм, но все они состоят из двух проводников, разделенных диэлектрическим материалом.Для этого атома мы сосредоточимся на конденсаторах с параллельными пластинами.

    Схема конденсатора с параллельными пластинами: заряды в диэлектрическом материале выравниваются, чтобы противостоять зарядам каждой пластины конденсатора. Электрическое поле создается между пластинами конденсатора по мере накопления заряда на каждой пластине.

    Емкость

    Все конденсаторы собирают заряд на двух отдельных проводящих поверхностях; одна сторона положительная, а другая отрицательная.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Электрическое поле создается, когда заряд накапливается на противоположных поверхностях, накапливая энергию.Диэлектрик между проводниками должен действовать как изолятор, не позволяя заряду перекрывать зазор между двумя пластинами. Такие диэлектрики обычно состоят из стекла, воздуха, бумаги или пустого пространства (вакуума). На практике диэлектрики не действуют как идеальные изоляторы и пропускают через них небольшой ток утечки.

    Конденсаторы ограничены в своей способности предотвращать перетекание заряда с одной проводящей поверхности на другую; их способность удерживать заряд измеряется в фарадах (Ф), которые, среди прочего, определяются как 1 ампер-секунда на вольт, один джоуль на квадратный вольт и один кулон на вольт.

    Для конденсатора с параллельными пластинами емкость (C) связана с диэлектрической проницаемостью (ε), площадью поверхности (A) и расстоянием между пластинами (d):

    [латекс] \ text {C} = \ frac {\ epsilon \ text {A}} {\ text {d}} [/ latex]

    Напряжение (В) конденсатора зависит от расстояния между пластинами, диэлектрической проницаемости, площади поверхности проводника и заряда (Q) на пластинах:

    [латекс] \ text {V} = \ frac {\ text {Qd}} {\ epsilon \ text {A}} [/ latex]

    В зависимости от диэлектрической прочности (E ds ) и расстояния (d) между пластинами, конденсатор «сломается» при определенном напряжении (V bd ).Рассчитывается по:

    [латекс] \ text {V} _ {\ text {bd}} = \ text {E} _ {\ text {ds}} \ text {d} [/ latex]

    Параллельные пластины и эквипотенциальные линии: краткий обзор параллельных пластин и эквипотенциальных линий с точки зрения электростатики.

    Электрические поля и проводники

    Электрические поля в присутствии проводников обладают несколькими уникальными и не обязательно интуитивно понятными свойствами.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія

    Цели обучения

    Описывать уникальные свойства, выражаемые электрическими полями в присутствии проводников

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • Внутри заряженного проводника отсутствует электрическое поле.Это связано с тем, что заряды, которые расположены на поверхности проводника, симметрично противоположны друг другу и в сумме равны 0 во всех местах.
    • Заряженные поверхности выравниваются перпендикулярно электрическим полям для достижения электростатического равновесия. Если заряды не распределяются как таковые, они будут оказывать друг на друга общую силу, которая перемещает их. В таком случае заряды не будут находиться в статическом равновесии.
    • Кривизна поверхности поля позволяет увеличить концентрацию заряда.Большая часть зарядов отталкивания происходит в направлении от поверхности проводника, а не вдоль его поверхности. Таким образом, заряды слабее толкают друг друга по поверхности изогнутого проводника.
    Ключевые термины
    • векторное поле: конструкция, в которой каждая точка в евклидовом пространстве связана с вектором; функция, диапазон которой является векторным пространством
    • равновесие: Состояние тела в состоянии покоя или равномерного движения, равнодействующая всех сил на котором равна нулю.

    Электрическое поле, как и другие поля (например, гравитационные или магнитные), представляет собой векторное поле, окружающее объект. Электрические поля находятся вокруг электрических зарядов и помогают определить направление и величину силы, которую заряд оказывает на соседнюю заряженную частицу. Он измеряет единицы силы, прилагаемой к единице заряда, и его единицы СИ — N / C.

    линий поля, созданных точечным зарядом: линии вокруг положительного заряда представляют электрическое поле, которое он создает.

    Электрические проводники — это материалы, в которых внутренние заряды могут свободно перемещаться. Следовательно, они могут способствовать прохождению заряда или тока.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Когда проводник помещается в электрическое поле, он проявляет некоторые интересные свойства:

    1. Внутри заряженного проводника отсутствует электрическое поле. Заряженный проводник в электростатическом равновесии будет содержать заряды только на своей внешней поверхности и не будет иметь внутри себя электрического поля. Это связано с тем, что все заряды в таком проводнике будут симметрично противостоять другим зарядам внутри проводника, в результате чего итоговый результат будет равен 0.
    2. Заряженные поверхности выравниваются перпендикулярно электрическим полям. Если проводник находится в электростатическом равновесии, электрическое поле на поверхности будет выровнено перпендикулярно этой поверхности. Если бы существовала ненулевая параллельная составляющая электрического поля по отношению к любому заряду на поверхности проводника, этот заряд проявил бы силу и переместился бы. Если проводник находится в равновесии, такая сила не может существовать, и поэтому направление электрического поля должно быть полностью перпендикулярно поверхности.
    3. Кривизна поверхности проводника позволяет увеличить концентрацию заряда. Заряд не обязательно будет равномерно распределяться по поверхности проводника. Если поверхность проводника плоская, заряд будет распределяться очень равномерно. Но по мере того, как поверхность становится более изогнутой, заряд может обнаруживаться более плотно упакованным в областях, даже если проводник находится в электростатическом равновесии. Заряды на изогнутой поверхности отталкиваются друг от друга менее сильно, чем на гладкой поверхности.Это связано с тем, что в зависимости от того, как расположены заряды, большая часть отталкивания, которую они оказывают, происходит в направлении от поверхности проводника, а не вдоль его поверхности. И заряды оттолкнуть от поверхности сложнее, чем по ней. Следовательно, отталкивание между зарядами на искривленной поверхности слабее.

    Электрический заряд на остром конце проводника: силы отталкивания к более изогнутой поверхности справа направлены больше наружу, чем вдоль поверхности проводника.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія

    Проводники и поля в статическом равновесии

    В присутствии заряда или электрического поля заряды в проводнике будут перераспределяться, пока не достигнут статического равновесия.

    Цели обучения

    Описать поведение зарядов в проводнике в присутствии заряда или электрического поля и при статическом равновесии

    Основные выводы

    Ключевые моменты
    • Наличие заряда или электрического поля заставляет заряды в проводнике перераспределяться по поверхности проводника до тех пор, пока не будет достигнуто статическое равновесие.
    • В статическом равновесии заряд будет больше концентрироваться в острых, заостренных участках проводников, чем где-либо еще.
    • В статическом равновесии внутренняя часть проводника будет полностью защищена от внешнего электрического поля.
    Ключевые термины
    • статическое равновесие: физическое состояние, в котором все компоненты системы находятся в покое, а результирующая сила равна нулю во всей системе

    Проводники — это материалы, в которых заряды могут свободно перемещаться.Если проводники подвергаются воздействию заряда или электрического поля, их внутренние заряды быстро перестраиваются. Например, если нейтральный проводник соприкасается со стержнем, содержащим отрицательный заряд, часть этого отрицательного заряда передается проводнику в точке контакта. Но заряд не будет оставаться локальным в точке контакта — он будет равномерно распределяться по поверхности проводника. После перераспределения зарядов проводник находится в состоянии электростатического равновесия.Следует отметить, что распределение зарядов зависит от формы проводника и что статическое равновесие может не обязательно включать равномерное распределение зарядов, которые имеют тенденцию собираться в более высоких концентрациях вокруг острых точек. Это объясняется в.

    .

    Электрический заряд на острой части проводника: Силы между одинаковыми зарядами на обоих концах проводника идентичны, но компоненты сил, параллельных поверхностям, различны.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Компонент, параллельный поверхности, имеет наибольшее значение на самой плоской поверхности и поэтому более свободно перемещает заряды друг от друга.Это объясняет разницу в концентрации заряда на плоских и заостренных участках проводника.

    Аналогичным образом, если проводник помещен в электрическое поле, заряды внутри проводника будут перемещаться до тех пор, пока поле не станет перпендикулярным поверхности проводника. Отрицательные заряды в проводнике будут выравниваться по направлению к положительному концу электрического поля, оставляя положительные заряды на отрицательном конце поля. Таким образом, проводник становится поляризованным, электрическое поле становится сильнее вблизи проводника, но распадается внутри него.Это явление похоже на то, что наблюдается в клетке Фарадея, которая представляет собой корпус, сделанный из проводящего материала, который экранирует внутреннюю часть от внешнего электрического заряда или поля или экранирует внешнюю часть от внутреннего электрического заряда или поля.

    зарядов и полей — электрическое поле | Электростатика | Эквипотенциальный

    d0c6e926cebe8p-2″>

    14d5e2299ee26p-1″>

    e6fe92fc050edp-1″>

    3879f735625cep-2″>

    63e83b61dcefbp-1″>

    a6ca68e0ce586p-2″>

    5906de02d103dp-1″>

    0e93d20658e7ap-1″>

    9ce33122e2e34p-3″>

    70fe988862ba8p-2″>

    d586f363363ddp-1″>

    Заголовок

    Авторы

    Уровень

    Тип

    Тема

    Уроки физики на основе алгебры 1 семестр, вопросы для кликеров и расписание в pdf (на основе запросов)

    Триш Лёблейн UG-Intro
    HS
    HW
    Lab
    Demo
    Физика

    Концептуальные вопросы по физике с использованием PhET (на основе запросов)

    Триш Лёблейн HS
    UG-Intro
    MC Физика

    Заряды и поля Удаленная лаборатория Введение в статическое электричество

    Триш Лёблейн HS
    UG-Intro
    Lab
    Remote
    Физика

    Использование PhET в электроэнергетике

    Триш Лёблейн HS
    UG-Intro
    Демо
    Лаборатория
    Физика

    Введение в статическое электричество с использованием электрического хоккея на траве, сборов и полей (на основе запроса)

    Триш Лёблейн HS Лаборатория Физика

    Демонстрация электрической энергии и емкости (по запросу)

    Триш Лёблейн UG-Intro
    HS
    Демо Физика

    Статический магнитный и электрический блок (по запросу)

    Триш Лёблейн HS HW
    Demo
    Lab
    Физика

    Картирование электрических полей

    Элиз Циммер HS Лаборатория Физика

    Симы PhET присоединились к учебной программе по химии

    Джулия Чемберлен UG-Intro
    HS
    Другое Химия

    Каким образом симуляции PhET подходят для моей программы средней школы?

    Сара Боренштейн MS Другое Химия
    Биология
    Физика
    Науки о Земле

    Согласование PhET sim с NGSS

    Trish Loeblein (обновлено Diana López) MS
    HS
    Другое Физика
    Химия
    Биология
    Науки о Земле

    Заряды и поля PhET Lab

    Стив Стерн HS Лаборатория Физика

    Видео: Самостоятельное обучение работе с электрическими эквипотенциальными линиями

    Луи Вонг HS
    MS
    Lab
    Guided
    Remote
    HW
    Физика

    Выравнивание MS и HS TEK с Sim

    Элиз Циммер MS
    HS
    Другое Биология
    Физика
    Химия

    Электрические и магнитные поля

    ДжанаЛи Мозес MS Remote
    Lab
    HW
    Guided
    Физика

    Лаборатория электрического поля

    Дэвид Вирт HS
    UG-Intro
    HW
    Lab
    Guided
    Обсудить
    Remote
    Физика

    Лабораторная работа: электрическое поле и потенциал.

    Инна Шпиро UG-Intro Лаборатория Физика

    Конденсатор и диэлектрик 2

    Бассам Рашед Другое
    UG-Intro
    UG-Adv
    HS
    Remote
    Demo
    HW
    Guided
    Lab
    Физика

    Конденсаторы — Введение-

    Бассам Рашед HS
    UG-Adv
    UG-Intro
    Lab
    Demo
    Guided
    HW
    Remote
    Физика

    Электрическое поле и потенциальная лаборатория

    Дэвид Уотерс UG-Intro
    HS
    Лаборатория
    HW
    Физика

    Сборы и поля

    Джон Бергманн HS Лаборатория Физика

    MYP Physics: Electric Force vs.Расстояние

    Мехмет Салих Генчер MS
    HS
    Прочее
    Лаборатория
    Физика

    Отображение физики PhET и IBDP

    Джая Рамчандани HS Другое Физика

    Исследование электрических полей

    Крис Страуган HS Lab
    Guided
    HW
    Физика

    Моделирование PhET адаптировано для AP Physics C

    Роберта Таннер HS Другое Физика

    Сборы и поля

    SK Gupta, Chaithra Navada HS Лаборатория Физика

    Рабочий лист студента «Введение в электрические поля»

    Рэйчел Кифт HS Lab
    Guided
    HW
    Физика

    Исследование связи между полем и потенциалом вокруг точечных зарядов

    Лори Фриц HS С направляющей Физика

    Электрическое поле против электрического потенциала

    Обри Фаренгольц HS
    UG-Intro
    Guided
    Demo
    Обсудить
    Физика

    Управляемый запрос — электрические поля

    Райан Томпсон HS Управляемая
    Лаборатория
    Физика

    Serie de actividades para Electrostática: de Electrización, Campos y Fuerzas

    Триш Лёблейн (перевод Диана Лопес) HS
    MS
    UG-Intro
    Lab
    Обсудить
    Remote
    MC
    Guided
    HW
    Физика

    ПРЕПАРАТОРИЯ: Alineación de PhET con programas de la DGB México (2017)

    Диана Лопес HS
    UG-Intro
    Другое Химия
    Математика
    Физика

    Предварительные требования к разным моделям HTML5

    Диана Лопес K-5
    MS
    HS
    UG-Intro
    UG-Adv
    Grad
    HW
    Обсудить
    Химия
    Математика
    Астрономия
    Физика

    Лагерь elèctric

    Хорди Плана MS Лаборатория Физика

    Inleiding elektrisch veld

    Лоран де Фрис MS HW
    Lab
    Remote
    Физика

    Сборы и поля

    SK Gupta, Chaithra Navada, Vaibhav Gupta HS Лаборатория Физика

    Prática 01- Cargas e Campos

    Джалвес С.Фигейра и Висенте В. Фигейра, UG-Intro
    HS
    Удаленный
    Лаборатория
    Физика

    Prática 02- Potencial elétrico

    Jalves S. Figueira e Vicente V. Figueira UG-Intro Пульт дистанционного управления Физика

    Simulação virtual para os tipos de eletrização e a relação entre as cargas.

    Денис Алвес HS Демо
    Лаборатория
    Физика

    Eletrodinâmica (Atividades) nos OA’s do PhET

    Artur Araújo Cavalcante e Gilvandenys Leite Sales MS
    Другое
    HS
    Guided
    Обсудить
    HW
    Другое
    Другое
    Физика
    Математика

    Atividades sobre Eletricidade nos OA’s do PhET

    Artur Araújo Cavalcante e Gilvandenys Leite Sales UG-Intro
    MS
    HS
    Другое
    Обсудить
    Demo
    Lab
    HW
    Guided
    Физика
    Науки о Земле
    Прочее

    Potencial Elétrico no «Charges And Fields (HTML5)»

    Artur Araújo Cavalcante e Gilvandenys Leite Sales Другое
    HS
    MS
    Направляемые
    Прочее
    HW
    Физика
    Науки о Земле
    Другое
    Математика

    Lei de Coulomb no «Charges And Fields (HTML5)»

    Artur Araújo Cavalcante e Gilvandenys Leite Sales Прочее
    MS
    HS
    Направляемые
    Прочее
    HW
    Математика
    Науки о Земле
    Другое
    Физика

    Vetor Campo Elétrico no «Charges and Fields (HTML5)»

    Artur Araújo Cavalcante e Gilvandenys Leite Sales Прочее
    MS
    HS
    Другое
    Направляющая
    HW
    Физика
    Прочее
    Науки о Земле

    Laboratorio campo eléctrico — введение

    Юбер Монсальве MS Remote
    HW
    Lab
    Guided
    Физика

    CARGAS Y CAMPOS ELÉCTRICOS

    JORGE ENRIQUE CASALLAS LOPEZ MS
    HS
    Demo
    Lab
    HW
    Обсудить
    Физика

    Aprendizaje Activo + Simulación (Виртуальная лаборатория)

    Диего Фернандо Бесерра Родригес UG-Intro Лаборатория Физика

    Taller Virtual Campo eléctrico para cargas puntuales

    Александр Перес Гарсия UG-Intro Guided
    Обсудить
    Физика

    Laboratorio Virtual Potencial Eléctrico

    Диего Фернандо Бесерра Родригес UG-Intro Guided
    Обсудить
    HW
    Lab
    Физика

    Что такое электрическое поле? Определение, формула, пример

    Когда воздушный шар трется о свитер, он заряжается.Из-за этого заряда воздушный шар может прилипать к стенкам, но когда его помещают рядом с другим воздушным шариком, который также был натерт, первый воздушный шар летит в противоположном направлении.

    Ключевые выводы: электрическое поле

    • Электрический заряд — это свойство вещества, которое заставляет два объекта притягиваться или отталкиваться в зависимости от их заряда (положительного или отрицательного).
    • Электрическое поле — это область пространства вокруг электрически заряженной частицы или объекта, в которой электрический заряд может ощущать силу.
    • Электрическое поле — это векторная величина, которую можно представить в виде стрелок, идущих к зарядам или от них. Линии определены как направленные радиально наружу от положительного заряда или радиально внутрь к отрицательному заряду.

    Это явление является результатом свойства вещества, называемого электрическим зарядом.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Электрические заряды создают электрические поля: области пространства вокруг электрически заряженных частиц или объектов, в которых другие электрически заряженные частицы или объекты будут ощущать силу.

    Определение электрического заряда

    Электрический заряд, который может быть как положительным, так и отрицательным, — это свойство материи, которое заставляет два объекта притягиваться или отталкиваться. Если предметы заряжены противоположно (положительно-отрицательно), они будут притягиваться; если они одинаково заряжены (положительно-положительно или отрицательно-отрицательно), они будут отталкиваться.

    Единицей электрического заряда является кулон, который определяется как количество электричества, которое переносится электрическим током в 1 ампер за 1 секунду.

    Атомы, которые являются основными единицами материи, состоят из трех типов частиц: электронов, нейтронов и протонов. Сами электроны и протоны электрически заряжены и имеют соответственно отрицательный и положительный заряд. Нейтрон электрически не заряжен.

    Многие объекты электрически нейтральны и имеют нулевой общий заряд. Если имеется избыток электронов или протонов, в результате чего суммарный заряд не равен нулю, объекты считаются заряженными.

    Один из способов количественно определить электрический заряд — использовать константу e = 1,602 * 10 -19 кулонов. Электрон, который представляет собой наименьшее количество отрицательного электрического заряда, имеет заряд -1,602 * 10 -19 кулонов. Протон, который представляет собой наименьшее количество положительного электрического заряда, имеет заряд +1,602 * 10 -19 кулонов. Таким образом, 10 электронов имели бы заряд -10 э, а 10 протонов имели бы заряд +10 э.

    Закон Кулона

    Электрические заряды притягивают или отталкивают друг друга, потому что они действуют друг на друга.Сила между двумя точечными электрическими зарядами — идеализированными зарядами, сосредоточенными в одной точке пространства — описывается законом Кулона.Електричне поле це: Неприпустима назва — Вікіпедія Закон Кулона гласит, что сила или величина силы между двумя точечными зарядами пропорциональна величине зарядов и обратно пропорциональна расстоянию между двумя зарядами.

    Математически это выглядит как:

    F = (k | q 1 q 2 |) / r 2

    где q 1 — заряд первого точечного заряда, q 2 — заряд второго точечного заряда, k = 8.988 * 10 9 Нм 2 / C 2 — постоянная Кулона, а r — расстояние между двумя точечными зарядами.

    Хотя технически реальных точечных зарядов нет, электроны, протоны и другие частицы настолько малы, что их можно аппроксимировать точечным зарядом.

    Формула электрического поля

    Электрический заряд создает электрическое поле, которое представляет собой область пространства вокруг электрически заряженной частицы или объекта, в которой электрический заряд будет ощущать силу.Электрическое поле существует во всех точках пространства, и его можно наблюдать, добавляя другой заряд в электрическое поле. Однако для практических целей электрическое поле можно приблизить к нулю, если заряды расположены достаточно далеко друг от друга.

    Электрические поля — это векторная величина, которую можно представить в виде стрелок, направленных к зарядам или от них. Линии определены как направленные радиально наружу от положительного заряда или радиально внутрь к отрицательному заряду.

    Величина электрического поля определяется формулой E = F / q, где E — напряженность электрического поля, F — электрическая сила, а q — пробный заряд, который используется для «ощущения» электрического поля. .

    Пример: электрическое поле двухточечных зарядов

    Для двухточечных зарядов F определяется законом Кулона выше.

    • Таким образом, F = (k | q 1 q 2 |) / r 2 , где q 2 определяется как пробный заряд, который используется для «ощущения» электрического поля.