שדה חשמלי: הגדרה, מאפיינים, מאפיינים

יש מונח כזה בפיזיקה כמו "שדה חשמלי". הוא מתאר את הופעתו של כוח מסוים סביב גופים טעונים. זה מיושם בפועל ונמצא בחיי היומיום. במאמר זה נבחן מהו שדה חשמלי ומהן תכונותיו, וכן היכן הוא מתרחש ומיושם.

תוֹכֶן:

  • הַגדָרָה
  • סוגי שדות
  • זיהוי שדה חשמלי
  • תרגול

הַגדָרָה

שדה חשמלי נוצר סביב גוף טעון. במילים פשוטות, מדובר בשדה שפועל על גופים אחרים בכוח מסוים.

המאפיין הכמותי העיקרי הוא עוצמת השדה החשמלי. זה שווה ליחס בין הכוח הפועל על המטען לגודל המטען. הכוח פועל בכיוון מסוים, מכאן שעוצמת ה-EP היא כמות וקטורית. להלן הנוסחה למתח:

חוזק ה-EF פועל בכיוון שמחושב על פי עקרון הסופרפוזיציה. זה:

באיור למטה, אתה רואה ייצוג גרפי קונבנציונלי של שני מטענים בעלי קוטביות שונה וקווי הכוח של השדה החשמלי הנוצרים ביניהם.

חָשׁוּב! התנאי העיקרי להופעת שדה חשמלי הוא שלגוף חייב להיות מטען כלשהו. רק אז יקום סביבו שדה, שיפעל על גופים טעונים אחרים.

כדי לקבוע את גודל עוצמת השדה החשמלי סביב מטען בדיקה בודד, השתמש חוק קולומב, במקרה הזה:

שדה כזה נקרא גם שדה קולומב.

כמות פיזיקלית חשובה נוספת היא הפוטנציאל של השדה החשמלי. זה כבר לא וקטור, אלא כמות סקלרית, זה ביחס ישר לאנרגיה המופעלת על המטען:

חָשׁוּב! מאפייני חוזק ואנרגיה של שדה חשמלי הם חוזק ופוטנציאל. אלו הן התכונות הפיזיקליות הבסיסיות שלו.

הוא נמדד בוולט והוא שווה מספרית לעבודת ה-EF להעביר את המטען מנקודה מסוימת לאינסוף.

אתה יכול ללמוד עוד על עוצמת השדה החשמלי ממדריך הווידאו:

סוגי שדות

ישנם מספר סוגים עיקריים של שדות, תלוי היכן הוא קיים. הבה נבחן מספר דוגמאות לתחומים שעולים במצבים שונים.

  1. אם המטענים נייחים, זהו שדה סטטי.
  2. אם המטענים נעים לאורך המוליך, הוא מגנטי (לא להתבלבל עם EF).
  3. שדה נייח נוצר סביב מוליכים קבועים עם זרם קבוע.
  4. בגלי רדיו נפלט שדה חשמלי ומגנטי, הממוקמים בחלל בניצב זה לזה. זה קורה מכיוון שכל שינוי ב-MF יוצר מראה של שדה חשמלי עם קווי כוח סגורים.

זיהוי שדה חשמלי

ניסינו לספר לכם את כל ההגדרות והתנאים החשובים לקיומו של שדה חשמלי בשפה פשוטה. בואו להבין איך למצוא את זה. זיהוי מגנטי קל - באמצעות מצפן.

אנו יכולים למצוא שדה חשמלי בחיי היומיום. כולנו יודעים שאם אתה משפשף סרגל פלסטיק על השיער שלך, פיסות נייר קטנות יתחילו להימשך אליו. זוהי הפעולה של השדה החשמלי. כשמורידים את סוודר הצמר שומעים פצפוץ ורואים ניצוצות – זהו.

דרך נוספת לזהות EF היא להציב בו מטען בדיקה. השדה החוקי ידחה אותו. זה משמש במסכי CRT ובהתאם, בשפופרות קרני אוסילוסקופ, נדבר על כך מאוחר יותר.

תרגול

כבר הזכרנו שבחיי היומיום השדה החשמלי מתבטא כאשר אתה מסיר מעצמך בגדי צמר או סינתטיים ניצוצות מחליקים בין שיער לצמר כשאתה משפשף סרגל פלסטיק ומחזיק מעל פיסות נייר קטנות, והם מושכים ו אַחֵר. אבל אלה לא דוגמאות טכניות רגילות.

במוליכים, ה-EF הקטן ביותר גורם לתנועה של נושאי מטען ולחלוקה מחדש שלהם. בדיאלקטריות, מכיוון שפער הרצועה בחומרים אלו גדול, אלומת האלקטרונים תגרום לתנועת נושאי מטען רק במקרה של התמוטטות דיאלקטרית. במוליכים למחצה, הפעולה היא בין הדיאלקטרי למוליך, אך יש צורך להתגבר על פער הפס הקטן על ידי העברת אנרגיה בסדר גודל של 0.3... 0.7 eV (עבור גרמניום וסיליקון).

ממה שיש בכל בית הם מכשירי חשמל ביתיים אלקטרוניים, כולל ספקי כוח. יש להם חלק חשוב שעובד בזכות השדה החשמלי - זה קבל. בו, המטענים מוחזקים על הלוחות, מופרדים על ידי דיאלקטרי, בדיוק בשל עבודת השדה החשמלי. בתמונה למטה אתה רואה תמונה קונבנציונלית של המטענים על לוחות הקבלים.

יישום נוסף בהנדסת חשמל הוא טרנזיסטורי אפקט שדה או טרנזיסטורי MOS. שמם כבר מזכיר את עקרון הפעולה. בהם, עקרון הפעולה מבוסס על שינוי במוליכות STOK-ISTOK בהשפעת שדה חשמלי רוחבי על המוליך למחצה, וב-MOS (MOS, MOSFET - אותו הדבר) והשער מופרד לחלוטין בשכבה דיאלקטרית (אוקסיד) מהערוץ המוליך, כך שהשפעת זרמי ה-GATE-SOURCE בלתי אפשרית בגלל הַגדָרָה.

יישום נוסף שכבר נעלם בחיי היומיום, אך עדיין "חי" בטכנולוגיה תעשייתית ומעבדתית, הוא שפופרות קרני קתודיות (CRT או מה שנקרא צינורות תמונה). כאשר אחת האפשרויות למכשיר להזזת האלומה על פני המסך היא מערכת סטיה אלקטרוסטטית.

במילים פשוטות, יש אקדח שפולט (פולט) אלקטרונים. ישנה מערכת שמסיטה את האלקטרון הזה לנקודה הרצויה על המסך כדי לקבל את התמונה הרצויה. מתח מופעל על הלוחות, והאלקטרון המעופף הנפלט מושפע מכוחות קולומב, בהתאמה, ומהשדה החשמלי. כל מה שמתואר קורה בחלל ריק. לאחר מכן מופעל מתח גבוה על הלוחות, ומתקינים שנאי סריקה אופקית וממיר פליבק כדי ליצור אותו.

הסרטון שלהלן מסביר בקצרה וברורה מהו שדה חשמלי ואיזה תכונות יש לסוג מיוחד זה של חומר:

חומרים קשורים:

  • מהו אובדן דיאלקטרי
  • התלות של ההתנגדות של המוליך בטמפרטורה
  • חוק אוהם במילים פשוטות
  • ספרי חשמלאים

instagram viewer