Esiste un termine in fisica come "Campo elettrico". Descrive l'aspetto di una certa forza attorno a corpi carichi. È applicato nella pratica e si trova nella vita di tutti i giorni. In questo articolo, vedremo cos'è un campo elettrico e quali sono le sue proprietà, nonché dove si verifica e viene applicato.
Contenuto:
- Definizione
- Tipi di campi
- Rilevamento del campo elettrico
- Pratica
Definizione
Intorno a un corpo carico si genera un campo elettrico. In parole povere, questo è un campo che agisce su altri corpi con una certa forza.
La principale caratteristica quantitativa è l'intensità del campo elettrico. È uguale al rapporto tra la forza che agisce sulla carica e la grandezza della carica. La forza agisce in una certa direzione, quindi la forza dell'EP è una grandezza vettoriale. Di seguito è la formula per la tensione:
La forza EF agisce in una direzione calcolata secondo il principio di sovrapposizione. Questo è:
Nella figura sottostante si vede una rappresentazione grafica convenzionale di due cariche di diversa polarità e le linee di forza del campo elettrico che si formano tra di esse.
Importante! La condizione principale per la comparsa di un campo elettrico è che il corpo deve avere un qualche tipo di carica. Solo allora sorgerà intorno a lui un campo, che agirà su altri corpi carichi.
Per determinare l'entità dell'intensità del campo elettrico attorno a una singola carica di prova, utilizzare Legge di Coulomb, in questo caso:
Tale campo è anche chiamato campo di Coulomb.
Un'altra grandezza fisica importante è il potenziale del campo elettrico. Questo non è più un vettore, ma una grandezza scalare, è direttamente proporzionale all'energia applicata alla carica:
Importante! La forza e le caratteristiche energetiche di un campo elettrico sono forza e potenziale. Queste sono le sue proprietà fisiche di base.
Si misura in Volt ed è numericamente uguale al lavoro dell'EF per spostare la carica da un certo punto all'infinito.
Puoi saperne di più su cos'è un'intensità di campo elettrico dal video tutorial:
Tipi di campi
Esistono diversi tipi principali di campi, a seconda di dove esistono. Consideriamo alcuni esempi di campi che si presentano in varie situazioni.
- Se le cariche sono stazionarie, questo è un campo statico.
- Se le cariche si muovono lungo il conduttore, è magnetico (da non confondere con EF).
- Un campo stazionario si forma attorno a conduttori fissi con una corrente costante.
- Nelle onde radio viene emesso un campo elettrico e magnetico, che si trovano nello spazio perpendicolare l'uno all'altro. Ciò accade perché qualsiasi variazione della MF genera la comparsa di un campo elettrico con linee di forza chiuse.
Rilevamento del campo elettrico
Abbiamo cercato di dirvi tutte le definizioni e le condizioni importanti per l'esistenza di un campo elettrico in un linguaggio semplice. Scopriamo come trovarlo. Il rilevamento magnetico è facile: utilizzando una bussola.
Possiamo trovare un campo elettrico nella vita di tutti i giorni. Sappiamo tutti che se strofini un righello di plastica sui capelli, piccoli pezzi di carta inizieranno ad essere attratti da esso. Questa è l'azione del campo elettrico. Quando ti togli il maglione di lana, senti un crepitio e vedi delle scintille: tutto qui.
Un altro modo per rilevare un EF consiste nell'inserirvi una carica di prova. Il campo valido lo rifiuterà. Questo è usato nei monitor CRT e, di conseguenza, nei tubi a raggi dell'oscilloscopio, ne parleremo più avanti.
Pratica
Abbiamo già detto che nella vita di tutti i giorni il campo elettrico si manifesta quando si tolgono da sé abiti di lana o sintetici e le scintille scivolano tra i capelli e la lana quando strofini un righello di plastica e tieni su piccoli pezzi di carta, e si attraggono e Altro. Ma questi non sono normali esempi tecnici.
Nei conduttori, la minima EF provoca il movimento dei portatori di carica e la loro ridistribuzione. Nei dielettrici, poiché il gap di banda in queste sostanze è ampio, il fascio di elettroni causerà il movimento dei portatori di carica solo in caso di rottura del dielettrico. Nei semiconduttori l'azione è tra il dielettrico e il conduttore, ma è necessario superare il piccolo band gap trasferendo energia dell'ordine di 0,3... 0,7 eV (per germanio e silicio).
Da ciò che è in ogni casa sono gli elettrodomestici elettronici, compresi gli alimentatori. Hanno una parte importante che funziona grazie al campo elettrico: questo è un condensatore. In esso, le cariche sono trattenute sulle piastre, separate da un dielettrico, proprio a causa del lavoro del campo elettrico. Nell'immagine sotto si vede un'immagine convenzionale delle cariche sulle piastre del condensatore.
Un'altra applicazione nell'ingegneria elettrica sono i transistor ad effetto di campo o i transistor MOS. Il loro nome cita già il principio di funzionamento. In essi, il principio di funzionamento si basa su un cambiamento nella conduttività STOK-ISTOK sotto l'influenza di un campo elettrico trasversale sul semiconduttore e in MOS (MOS, MOSFET - lo stesso) e il gate è completamente separato da uno strato dielettrico (ossido) dal canale conduttore, in modo che l'influenza delle correnti GATE-SOURCE sia impossibile a causa definizione.
Un'altra applicazione che è già scomparsa nella vita di tutti i giorni, ma è ancora "viva" nella tecnologia industriale e di laboratorio, sono i tubi a raggi catodici (CRT o cosiddetti cinescopi). Dove una delle opzioni per un dispositivo per spostare il raggio attraverso lo schermo è un sistema di deflessione elettrostatico.
In termini semplici, c'è una pistola che emette (emette) elettroni. Esiste un sistema che devia questo elettrone nel punto desiderato sullo schermo per ottenere l'immagine desiderata. Viene applicata una tensione alle piastre e l'elettrone volante emesso è influenzato rispettivamente dalle forze di Coulomb e dal campo elettrico. Tutto ciò che è descritto avviene nel vuoto. Quindi viene applicata un'alta tensione alle piastre e vengono installati un trasformatore di scansione orizzontale e un convertitore flyback per formarlo.
Il video qui sotto spiega brevemente e chiaramente cos'è un campo elettrico e quali proprietà ha questo speciale tipo di materia:
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