Električno polje: definicija, karakteristike, svojstva

U fizici postoji izraz "električno polje". Opisuje pojavu određene sile oko nabijenih tijela. Primjenjuje se u praksi i nalazi se u svakodnevnom životu. U ovom članku ćemo pogledati što je električno polje i koja su njegova svojstva, kao i gdje se javlja i primjenjuje.

Definicija

Oko nabijenog tijela nastaje električno polje. Jednostavno rečeno, ovo je polje koje djeluje na druga tijela određenom silom.

Glavna kvantitativna karakteristika je jakost električnog polja. Jednaka je omjeru sile koja djeluje na naboj i veličine naboja. Sila djeluje u određenom smjeru, stoga je snaga EP vektorska veličina. Ispod je formula za napetost:

EF snaga djeluje u smjeru koji se izračunava prema principu superpozicije. To je:

Na donjoj slici vidite konvencionalni grafički prikaz dvaju naboja različitog polariteta i linija sile električnog polja koje nastaju između njih.

Važno! Glavni uvjet za pojavu električnog polja je da tijelo mora imati neku vrstu naboja. Tek tada će oko njega nastati polje koje će djelovati na druga nabijena tijela.

Za određivanje veličine jakosti električnog polja oko jednog ispitnog naboja, upotrijebite Coulombov zakon, u ovom slučaju:

Takvo polje naziva se i Kulonovo polje.

Druga važna fizikalna veličina je potencijal električnog polja. Ovo više nije vektor, već skalarna veličina, izravno je proporcionalna energiji primijenjenoj na naboj:

Važno! Jakost i energetska svojstva električnog polja su jakost i potencijal. To su njegova osnovna fizikalna svojstva.

Mjeri se u voltima i brojčano je jednak radu EF da pomakne naboj iz određene točke u beskonačnost.

Više o jačini električnog polja možete saznati iz video tutoriala:

Vrste polja

Postoji nekoliko glavnih vrsta polja, ovisno o tome gdje se nalaze. Razmotrimo nekoliko primjera polja koja nastaju u raznim situacijama.

1. Ako su naboji stacionarni, ovo je statičko polje.
2. Ako se naboji kreću duž vodiča, on je magnetski (ne treba ga miješati s EF).
3. Stacionarno polje nastaje oko fiksnih vodiča s konstantnom strujom.
4. U radio valovima emitira se električno i magnetsko polje koje se nalaze u prostoru okomito jedno na drugo. To se događa jer svaka promjena u MF-u stvara pojavu električnog polja sa zatvorenim linijama sile.

Detekcija električnog polja

Pokušali smo vam jednostavnim jezikom reći sve bitne definicije i uvjete za postojanje električnog polja. Idemo shvatiti kako ga pronaći. Magnetska detekcija je jednostavna - pomoću kompasa.

Električno polje možemo pronaći u svakodnevnom životu. Svi znamo da ako trljate plastično ravnalo po kosi, tada će se maleni komadići papira početi privlačiti. Ovo je djelovanje električnog polja. Kad skinete vuneni džemper, čujete pucketanje i vidite iskre – to je to.

Drugi način otkrivanja EF-a je postavljanje testnog naboja u njega. Važeće polje će ga odbiti. To se koristi u CRT monitorima i, sukladno tome, u cijevima osciloskopa, o tome ćemo kasnije.

Praksa

Već smo spomenuli da se u svakodnevnom životu električno polje manifestira kada skinete vunenu ili sintetičku odjeću sa sebe i iskre klize između kose i vune kada trljate plastično ravnalo i držite preko malih komada papira, privlače i drugo. Ali to nisu normalni tehnički primjeri.

U vodičima najmanji EF uzrokuje pomicanje nositelja naboja i njihovu preraspodjelu. U dielektricima, budući da je pojas u tim tvarima velik, snop elektrona će uzrokovati pomicanje nositelja naboja samo u slučaju dielektričnog sloma. U poluvodičima djelovanje je između dielektrika i vodiča, ali je potrebno prevladati mali pojas zapreka prijenosom energije reda veličine 0,3... 0,7 eV (za germanij i silicij).

Od onoga što se nalazi u svakom domu su elektronički kućanski aparati, uključujući i napajanje. Imaju važan dio koji radi zahvaljujući električnom polju - ovo je kondenzator. U njemu se naboji drže na pločama, odvojenim dielektrikom, upravo zbog rada električnog polja. Na donjoj slici vidite konvencionalnu sliku naboja na pločama kondenzatora.

Druga primjena u elektrotehnici su tranzistori s efektom polja ili MOS tranzistori. Njihovo ime već spominje princip rada. Kod njih se princip rada temelji na promjeni STOK-ISTOK vodljivosti pod utjecajem poprečnog električnog polja na poluvodič, a u MOS (MOS, MOSFET - isto) i kapija je potpuno odvojena dielektričnim slojem (oksidom) od provodnog kanala, tako da je utjecaj struja GATE-SOURCE nemoguć zbog definicija.

Druga primjena koja je već nestala u svakodnevnom životu, ali je još uvijek „živa“ u industrijskoj i laboratorijskoj tehnologiji, su katodne cijevi (CRT ili tzv. slikovne cijevi). Pri čemu je jedna od opcija za uređaj za pomicanje snopa po ekranu elektrostatički sustav otklona.

Jednostavno rečeno, postoji pištolj koji emitira (emituje) elektrone. Postoji sustav koji ovaj elektron skreće do željene točke na ekranu kako bi se dobila željena slika. Na ploče se primjenjuje napon, a na emitirani leteći elektron utječu Coulombove sile, odnosno električno polje. Sve opisano događa se u vakuumu. Zatim se na ploče primjenjuje visoki napon, a za njegovo formiranje ugrađuju se horizontalni transformator i povratni pretvarač.

Video ispod ukratko i jasno objašnjava što je električno polje i koja svojstva ima ova posebna vrsta materije:

Povezani materijali:

• Što je dielektrični gubitak
• Ovisnost otpora vodiča o temperaturi
• Ohmov zakon jednostavnim riječima
• Knjige za električare