Il existe un terme en physique comme « champ électrique ». Il décrit l'apparition d'une certaine force autour des corps chargés. Il est appliqué dans la pratique et trouvé dans la vie quotidienne. Dans cet article, nous examinerons ce qu'est un champ électrique et quelles sont ses propriétés, ainsi que l'endroit où il se produit et est appliqué.
Teneur:
- Définition
- Types de champs
- Détection de champ électrique
- S'entraîner
Définition
Un champ électrique apparaît autour d'un corps chargé. En termes simples, c'est un champ qui agit sur d'autres corps avec une certaine force.
La principale caractéristique quantitative est l'intensité du champ électrique. Elle est égale au rapport de la force agissant sur la charge à l'amplitude de la charge. La force agit dans une certaine direction, donc la force du PE est une quantité vectorielle. Voici la formule de la tension :
La force EF agit dans une direction qui est calculée selon le principe de superposition. C'est-à-dire:
Dans la figure ci-dessous, vous voyez une représentation graphique conventionnelle de deux charges de polarité différente et les lignes de force du champ électrique se produisant entre elles.
Important! La condition principale pour l'apparition d'un champ électrique est que le corps doit avoir une sorte de charge. Ce n'est qu'alors qu'un champ surgira autour de lui, qui agira sur d'autres corps chargés.
Pour déterminer l'amplitude de l'intensité du champ électrique autour d'une seule charge d'essai, utilisez La loi de coulomb, dans ce cas:
Un tel champ est également appelé champ de Coulomb.
Une autre grandeur physique importante est le potentiel du champ électrique. Ce n'est plus un vecteur, mais une quantité scalaire, elle est directement proportionnelle à l'énergie appliquée à la charge :
Important! Les caractéristiques de force et d'énergie d'un champ électrique sont la force et le potentiel. Ce sont ses propriétés physiques de base.
Il est mesuré en Volts et est numériquement égal au travail de l'EF pour déplacer la charge d'un certain point à l'infini.
Vous pouvez en savoir plus sur l'intensité d'un champ électrique dans le didacticiel vidéo :
Types de champs
Il existe plusieurs types principaux de champs, selon l'endroit où il existe. Considérons plusieurs exemples de champs qui surviennent dans diverses situations.
- Si les charges sont stationnaires, il s'agit d'un champ statique.
- Si les charges se déplacent le long du conducteur, il est magnétique (à ne pas confondre avec EF).
- Un champ stationnaire apparaît autour de conducteurs fixes à courant constant.
- Dans les ondes radio, un champ électrique et magnétique est émis, qui sont situés dans l'espace perpendiculairement l'un à l'autre. Cela se produit parce que tout changement dans la MF génère l'apparition d'un champ électrique avec des lignes de force fermées.
Détection de champ électrique
Nous avons essayé de vous dire toutes les définitions et conditions importantes pour l'existence d'un champ électrique dans un langage simple. Voyons comment le trouver. La détection magnétique est facile - à l'aide d'une boussole.
Nous pouvons trouver un champ électrique dans la vie de tous les jours. Nous savons tous que si vous frottez une règle en plastique sur vos cheveux, de petits morceaux de papier commenceront à y être attirés. C'est l'action du champ électrique. Lorsque vous enlevez votre pull en laine, vous entendez un crépitement et voyez des étincelles - c'est tout.
Une autre façon de détecter un EF consiste à y placer une charge de test. Le champ valide le rejettera. Ceci est utilisé dans les moniteurs CRT et, par conséquent, dans les tubes à rayons d'oscilloscope, nous en parlerons plus tard.
S'entraîner
Nous avons déjà mentionné que dans la vie de tous les jours, le champ électrique se manifeste lorsque vous vous retirez des vêtements en laine ou en synthétique et des étincelles glissent entre les cheveux et la laine lorsque vous frottez une règle en plastique et que vous la tenez sur de petits morceaux de papier, et elles attirent et autre. Mais ce ne sont pas des exemples techniques normaux.
Dans les conducteurs, le moindre EF provoque le déplacement des porteurs de charge et leur redistribution. Dans les diélectriques, étant donné que la bande interdite dans ces substances est grande, le faisceau d'électrons ne provoquera le mouvement des porteurs de charge que dans le cas d'un claquage diélectrique. Dans les semi-conducteurs, l'action se situe entre le diélectrique et le conducteur, mais il est nécessaire de s'affranchir de la faible bande interdite en transférant une énergie de l'ordre de 0,3... 0,7 eV (pour le germanium et le silicium).
De ce qui est dans chaque maison sont des appareils électroménagers, y compris les alimentations. Ils ont une partie importante qui fonctionne grâce au champ électrique - c'est un condensateur. Dans celui-ci, les charges sont maintenues sur les plaques, séparées par un diélectrique, précisément grâce au travail du champ électrique. Dans l'image ci-dessous, vous voyez une image conventionnelle des charges sur les plaques du condensateur.
Une autre application en génie électrique est les transistors à effet de champ ou transistors MOS. Leur nom mentionne déjà le principe de fonctionnement. En eux, le principe de fonctionnement est basé sur une modification de la conductivité STOK-ISTOK sous l'influence d'un champ électrique transverse sur le semi-conducteur, et en MOS (MOS, MOSFET - le même) et la grille est complètement séparée par une couche diélectrique (oxyde) du canal conducteur, de sorte que l'influence des courants PORTE-SOURCE est impossible en raison de définition.
Une autre application qui a déjà disparu de la vie quotidienne, mais qui est toujours "vivante" dans la technologie industrielle et de laboratoire, est celle des tubes à rayons cathodiques (CRT ou tubes à images). L'une des options d'un dispositif permettant de déplacer le faisceau à travers l'écran est un système de déviation électrostatique.
En termes simples, il existe un canon qui émet (émet) des électrons. Il existe un système qui dévie cet électron vers le point souhaité sur l'écran pour obtenir l'image souhaitée. Une tension est appliquée aux plaques et l'électron volant émis est affecté respectivement par les forces de Coulomb et le champ électrique. Tout ce qui est décrit se passe dans le vide. Ensuite, une haute tension est appliquée aux plaques, et un transformateur à balayage horizontal et un convertisseur flyback sont installés pour le former.
La vidéo ci-dessous explique brièvement et clairement ce qu'est un champ électrique et quelles sont les propriétés de ce type particulier de matière :
Matériaux associés :
- Qu'est-ce que la perte diélectrique
- La dépendance de la résistance du conducteur à la température
- La loi d'Ohm en termes simples
- Livres d'électricien
