Existe um termo na física como "campo elétrico". Ele descreve o aparecimento de uma certa força em torno de corpos carregados. É aplicado na prática e encontrado na vida cotidiana. Neste artigo, veremos o que é um campo elétrico e quais são suas propriedades, bem como onde ele ocorre e é aplicado.
Contente:
- Definição
- Tipos de campos
- Detecção de campo elétrico
- Prática
Definição
Um campo elétrico surge em torno de um corpo carregado. Em termos simples, este é um campo que atua sobre outros corpos com uma certa força.
A principal característica quantitativa é a intensidade do campo elétrico. É igual à razão entre a força que atua sobre a carga e a magnitude da carga. A força atua em uma determinada direção, portanto, a força do PE é uma grandeza vetorial. Abaixo está a fórmula para tensão:
A resistência EF atua em uma direção calculada de acordo com o princípio da superposição. Isso é:
Na figura abaixo, você vê uma representação gráfica convencional de duas cargas de polaridade diferente e as linhas de força do campo elétrico que surgem entre elas.
Importante! A principal condição para o surgimento de um campo elétrico é que o corpo deva ter algum tipo de carga. Só então surgirá um campo ao seu redor, que atuará em outros corpos carregados.
Para determinar a magnitude da intensidade do campo elétrico em torno de uma única carga de teste, use Lei de Coulomb, nesse caso:
Esse campo também é chamado de campo de Coulomb.
Outra quantidade física importante é o potencial do campo elétrico. Este não é mais um vetor, mas uma quantidade escalar, é diretamente proporcional à energia aplicada à carga:
Importante! As características de força e energia de um campo elétrico são força e potencial. Estas são suas propriedades físicas básicas.
É medido em Volts e é numericamente igual ao trabalho do EF para mover a carga de um certo ponto ao infinito.
Você pode aprender mais sobre o que é a intensidade de um campo elétrico no tutorial em vídeo:
Tipos de campos
Existem vários tipos principais de campos, dependendo de onde ele existe. Vamos considerar vários exemplos de campos que surgem em várias situações.
- Se as cargas forem estacionárias, este é um campo estático.
- Se as cargas se movem ao longo do condutor, é magnético (não deve ser confundido com EF).
- Um campo estacionário surge em torno de condutores fixos com uma corrente constante.
- Nas ondas de rádio, um campo elétrico e magnético é emitido, os quais estão localizados no espaço perpendiculares entre si. Isso ocorre porque qualquer alteração no MF gera o aparecimento de um campo elétrico com linhas de força fechadas.
Detecção de campo elétrico
Tentamos dizer a você todas as definições e condições importantes para a existência de um campo elétrico em linguagem simples. Vamos descobrir como encontrá-lo. A detecção magnética é fácil - usando uma bússola.
Podemos encontrar um campo elétrico na vida cotidiana. Todos nós sabemos que se você esfregar uma régua de plástico no cabelo, pequenos pedaços de papel começarão a ser atraídos por ela. Essa é a ação do campo elétrico. Quando você tira o suéter de lã, ouve um estalo e vê faíscas - é isso.
Outra maneira de detectar um EF é colocar uma carga de teste nele. O campo válido irá rejeitá-lo. Isso é usado em monitores CRT e, consequentemente, em tubos de raios de osciloscópio, falaremos sobre isso mais tarde.
Prática
Já mencionamos que na vida cotidiana o campo elétrico se manifesta quando você remove roupas de lã ou sintéticas de si mesmo e faíscas deslizam entre o cabelo e a lã quando você esfrega uma régua de plástico e segura sobre pequenos pedaços de papel, e elas atraem e de outros. Mas esses não são exemplos técnicos normais.
Nos condutores, o menor EF causa o movimento dos portadores de carga e sua redistribuição. Em dielétricos, como o gap nessas substâncias é grande, o feixe de elétrons causará o movimento dos portadores de carga apenas no caso de uma quebra do dielétrico. Nos semicondutores, a ação se dá entre o dielétrico e o condutor, mas é necessário superar o pequeno gap pela transferência de energia da ordem de 0,3... 0,7 eV (para germânio e silício).
Do que existe em cada casa estão os eletrodomésticos, incluindo fontes de alimentação. Eles têm uma parte importante que funciona graças ao campo elétrico - este é um capacitor. Nele, as cargas são retidas nas placas, separadas por um dielétrico, justamente devido ao trabalho do campo elétrico. Na foto abaixo você vê uma imagem convencional das cargas nas placas do capacitor.
Outra aplicação em engenharia elétrica são os transistores de efeito de campo ou transistores MOS. Seu nome já menciona o princípio de funcionamento. Neles, o princípio de funcionamento é baseado em uma mudança na condutividade STOK-ISTOK sob a influência de um campo elétrico transversal no semicondutor, e em MOS (MOS, MOSFET - o mesmo) e a porta é completamente separada por uma camada dielétrica (óxido) do canal condutor, de modo que a influência das correntes GATE-SOURCE é impossível devido a definição.
Outra aplicação que já desapareceu do dia a dia, mas ainda está "viva" na tecnologia industrial e de laboratório, são os tubos de raios catódicos (CRT ou os chamados tubos de imagem). Onde uma das opções para um dispositivo para mover o feixe pela tela é um sistema de deflexão eletrostática.
Em termos simples, existe uma arma que emite (emite) elétrons. Existe um sistema que desvia esse elétron para o ponto desejado na tela para obter a imagem desejada. Uma tensão é aplicada às placas e o elétron voador emitido é afetado pelas forças de Coulomb, respectivamente, e pelo campo elétrico. Tudo descrito acontece no vácuo. Em seguida, uma alta tensão é aplicada às placas e um transformador de varredura horizontal e um conversor flyback são instalados para formá-la.
O vídeo abaixo explica de forma breve e clara o que é um campo elétrico e quais propriedades este tipo especial de matéria possui:
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