Fysiikassa on sellainen termi kuin "sähkökenttä". Se kuvaa tietyn voiman esiintymistä varautuneiden kappaleiden ympärillä. Sitä sovelletaan käytännössä ja löytyy jokapäiväisessä elämässä. Tässä artikkelissa tarkastellaan mitä sähkökenttä on ja mitkä ovat sen ominaisuudet sekä missä se esiintyy ja missä sitä käytetään.
Sisältö:
- Määritelmä
- Kenttien tyypit
- Sähkökentän tunnistus
- Harjoitella
Määritelmä
Varautuneen kappaleen ympärille syntyy sähkökenttä. Yksinkertaisesti sanottuna tämä on kenttä, joka vaikuttaa muihin kappaleisiin tietyllä voimalla.
Tärkein kvantitatiivinen ominaisuus on sähkökentän voimakkuus. Se on yhtä suuri kuin varaukseen vaikuttavan voiman suhde varauksen suuruuteen. Voima vaikuttaa tiettyyn suuntaan, joten EP: n vahvuus on vektorisuure. Alla on jännitteen kaava:
EF-voimakkuus vaikuttaa suuntaan, joka lasketaan superpositioperiaatteen mukaan. Tuo on:
Alla olevassa kuvassa näet tavanomaisen graafisen esityksen kahdesta eri napaisuudesta poikkeavasta varauksesta ja niiden väliin syntyvistä sähkökentän voimalinjoista.
Tärkeä! Sähkökentän esiintymisen pääehto on, että kehossa on oltava jonkinlainen varaus. Vasta sitten hänen ympärilleen syntyy kenttä, joka vaikuttaa muihin varautuneisiin kehoihin.
Määritä sähkökentän voimakkuuden suuruus yhden testilatauksen ympärillä käyttämällä Coulombin laki, tässä tapauksessa:
Tällaista kenttää kutsutaan myös Coulombin kenttään.
Toinen tärkeä fysikaalinen suure on sähkökentän potentiaali. Tämä ei ole enää vektori, vaan skalaarisuure, se on suoraan verrannollinen varaukseen käytettyyn energiaan:
Tärkeä! Sähkökentän voima- ja energiaominaisuudet ovat vahvuus ja potentiaali. Nämä ovat sen fysikaalisia perusominaisuuksia.
Se mitataan voltteina ja on numeerisesti yhtä suuri kuin EF: n työ siirtää varaus tietystä pisteestä äärettömään.
Voit oppia lisää sähkökentän voimakkuudesta video-opetusohjelmasta:
Kenttien tyypit
Kenttien päätyyppejä on useita sen mukaan, missä niitä on. Tarkastellaan useita esimerkkejä kentistä, jotka syntyvät eri tilanteissa.
- Jos lataukset ovat paikallaan, tämä on staattinen kenttä.
- Jos varaukset liikkuvat johtimessa, se on magneettinen (ei pidä sekoittaa EF: ään).
- Kiinteiden johtimien ympärille syntyy kiinteä kenttä vakiovirralla.
- Radioaalloissa säteilevät sähkö- ja magneettikenttä, jotka sijaitsevat avaruudessa kohtisuorassa toisiaan vastaan. Tämä tapahtuu, koska mikä tahansa muutos MF: ssä saa aikaan sähkökentän ulkonäön suljetuilla voimalinjoilla.
Sähkökentän tunnistus
Yritimme kertoa sinulle kaikki tärkeät määritelmät ja ehdot sähkökentän olemassaololle yksinkertaisella kielellä. Selvitetään kuinka löytää se. Magneettinen tunnistus on helppoa - kompassin avulla.
Voimme löytää sähkökentän jokapäiväisessä elämässä. Me kaikki tiedämme, että jos hierot muovista viivainta hiuksiisi, pienet paperinpalat alkavat houkutella siihen. Tämä on sähkökentän toiminta. Kun riisut villapaitasi, kuulet rätiksen ja näet kipinöitä - siinä se.
Toinen tapa havaita EF on asettaa siihen testipanos. Kelvollinen kenttä hylkää sen. Tätä käytetään CRT-näytöissä ja vastaavasti oskilloskoopin sädeputkissa, puhumme tästä myöhemmin.
Harjoitella
Olemme jo maininneet, että arkielämässä sähkökenttä ilmenee, kun riisutaan villa- tai synteettiset vaatteet itsestäsi ja kipinät liukuvat hiusten ja villan väliin, kun hierot muovista viivainta ja pidät sitä pienten paperipalojen päällä, ja ne houkuttelevat muu. Mutta nämä eivät ole normaaleja teknisiä esimerkkejä.
Johtimissa pieninkin EF aiheuttaa varauksenkuljettajien liikkeen ja niiden uudelleenjakautumisen. Dielektrikissä, koska näiden aineiden kaistaväli on suuri, elektronisuihku aiheuttaa varauksenkuljettajien liikkeen vain dielektrisen hajoamisen yhteydessä. Puolijohteissa toiminta tapahtuu eristeen ja johtimen välillä, mutta on välttämätöntä voittaa pieni kaistaväli siirtämällä energiaa luokkaa 0,3... 0,7 eV (germaniumille ja piille).
Siitä, mitä jokaisessa kodissa on, ovat elektroniset kodinkoneet, mukaan lukien virtalähteet. Niissä on tärkeä osa, joka toimii sähkökentän ansiosta - tämä on kondensaattori. Siinä varaukset pidetään levyillä, jotka on erotettu eristeellä, juuri sähkökentän työn vuoksi. Alla olevassa kuvassa näet tavanomaisen kuvan kondensaattorilevyjen varauksista.
Toinen sähkötekniikan sovellus on kenttätransistorit tai MOS-transistorit. Heidän nimensä kertoo jo toimintaperiaatteen. Niissä toimintaperiaate perustuu STOK-ISTOK-johtavuuden muutokseen puolijohteen poikittaissähkökentän vaikutuksesta ja MOS: ssa (MOS, MOSFET - sama) ja portti on erotettu kokonaan dielektrisellä kerroksella (oksidilla) johtavasta kanavasta, joten GATE-SOURCE-virtojen vaikutus on mahdotonta johtuen määritelmä.
Toinen arkielämästä jo kadonnut, mutta teollisessa ja laboratoriotekniikassa edelleen "elossa" oleva sovellus on katodisädeputket (CRT eli ns. kuvaputket). Kun yksi vaihtoehdoista säteen siirtämiseen näytön poikki on sähköstaattinen poikkeutusjärjestelmä.
Yksinkertaisesti sanottuna on ase, joka lähettää (säteilee) elektroneja. On olemassa järjestelmä, joka taittaa tämän elektronin haluttuun kohtaan näytöllä saadakseen halutun kuvan. Levyille syötetään jännite, ja emittoituun lentävään elektroniin vaikuttavat vastaavasti Coulombin voimat ja sähkökenttä. Kaikki kuvattu tapahtuu tyhjiössä. Sitten levyihin syötetään korkea jännite, ja sen muodostamiseksi asennetaan vaakasuora skannausmuuntaja ja flyback-muunnin.
Alla oleva video selittää lyhyesti ja selkeästi, mikä sähkökenttä on ja mitä ominaisuuksia tällä erityisellä ainetyypillä on:
Aiheeseen liittyvät materiaalit:
- Mikä on dielektrinen häviö
- Johtimen resistanssin riippuvuus lämpötilasta
- Ohmin laki yksinkertaisin sanoin
- Sähköasentajan kirjat