Elektriskt fält: definition, egenskaper, egenskaper

Det finns en sådan term inom fysiken som "Elektriskt fält". Den beskriver utseendet av en viss kraft runt laddade kroppar. Det tillämpas i praktiken och finns i vardagen. I den här artikeln kommer vi att titta på vad ett elektriskt fält är och vad dess egenskaper är, samt var det uppstår och appliceras.

Definition

Ett elektriskt fält uppstår runt en laddad kropp. Enkelt uttryckt är detta ett fält som verkar på andra kroppar med en viss kraft.

Den huvudsakliga kvantitativa egenskapen är den elektriska fältstyrkan. Det är lika med förhållandet mellan kraften som verkar på laddningen och laddningens storlek. Kraften verkar i en viss riktning, därför är styrkan hos EP: n en vektorstorhet. Nedan är formeln för spänning:

EF-styrkan verkar i en riktning som beräknas enligt principen om överlagring. Det är:

I figuren nedan ser du en konventionell grafisk representation av två laddningar med olika polaritet och kraftlinjerna för det elektriska fältet som uppstår mellan dem.

Viktig! Huvudvillkoret för uppkomsten av ett elektriskt fält är att kroppen måste ha någon form av laddning. Först då kommer ett fält att uppstå runt honom, som kommer att verka på andra laddade kroppar.

För att bestämma storleken på den elektriska fältstyrkan runt en enda testladdning, använd Coulombs lag, I detta fall:

Ett sådant fält kallas också Coulomb-fältet.

En annan viktig fysisk storhet är potentialen hos det elektriska fältet. Detta är inte längre en vektor, utan en skalär kvantitet, den är direkt proportionell mot energin som appliceras på laddningen:

Viktig! Styrka och energiegenskaper hos ett elektriskt fält är styrka och potential. Dessa är dess grundläggande fysiska egenskaper.

Den mäts i volt och är numeriskt lika med EF: s arbete för att flytta laddningen från en viss punkt till oändligheten.

Du kan lära dig mer om vad den elektriska fältstyrkan är från videohandledningen:

Typer av fält

Det finns flera huvudtyper av fält, beroende på var det finns. Låt oss överväga flera exempel på fält som uppstår i olika situationer.

1. Om laddningarna är stationära är detta ett statiskt fält.
2. Om laddningarna rör sig längs ledaren är den magnetisk (inte att förväxla med EF).
3. Ett stationärt fält uppstår runt fasta ledare med konstant ström.
4. I radiovågor sänds ut ett elektriskt och magnetiskt fält, som är belägna i rymden vinkelrätt mot varandra. Detta händer eftersom varje förändring i MF genererar utseendet av ett elektriskt fält med slutna kraftlinjer.

Detektering av elektriskt fält

Vi försökte berätta för dig alla viktiga definitioner och villkor för existensen av ett elektriskt fält på ett enkelt språk. Låt oss ta reda på hur vi hittar det. Magnetisk detektering är lätt - med en kompass.

Vi kan hitta ett elektriskt fält i vardagen. Vi vet alla att om du gnuggar en plastlinjal på håret, kommer små pappersbitar att börja attraheras av det. Detta är verkan av det elektriska fältet. När du tar av dig din ylletröja hör du ett sprakande och ser gnistor – så är det.

Ett annat sätt att upptäcka en EF är att placera en testladdning i den. Det giltiga fältet kommer att avvisa det. Detta används i CRT-monitorer och följaktligen i oscilloskopstrålerör, vi kommer att prata om detta senare.

Öva

Vi har redan nämnt att det elektriska fältet i vardagen visar sig när du tar bort ylle- eller syntetiska kläder från dig själv och gnistor glider mellan hår och ull när du gnuggar en plastlinjal och håller över små pappersbitar, och de drar till sig och Övrig. Men det här är inga normala tekniska exempel.

Hos ledare orsakar den minsta EF rörelse av laddningsbärare och deras omfördelning. I dielektrikum, eftersom bandgapet i dessa ämnen är stort, kommer elektronstrålen att orsaka rörelse av laddningsbärare endast i fallet med ett dielektriskt genombrott. I halvledare är åtgärden mellan dielektrikumet och ledaren, men det är nödvändigt att övervinna det lilla bandgapet genom att överföra energi i storleksordningen 0,3... 0,7 eV (för germanium och kisel).

Från det som finns i varje hem är elektroniska hushållsapparater, inklusive strömförsörjning. De har en viktig del som fungerar tack vare det elektriska fältet - det här är en kondensator. I den hålls laddningarna på plattorna, åtskilda av ett dielektrikum, just på grund av det elektriska fältets arbete. På bilden nedan ser du en konventionell bild av laddningarna på kondensatorplattorna.

En annan tillämpning inom elektroteknik är fälteffekttransistorer eller MOS-transistorer. Deras namn nämner redan driftprincipen. I dem är funktionsprincipen baserad på en förändring av STOK-ISTOK-konduktiviteten under påverkan av ett tvärgående elektriskt fält på halvledaren och i MOS (MOS, MOSFET - samma) och grinden är helt separerad av ett dielektriskt skikt (oxid) från den ledande kanalen, så att påverkan av GATE-SOURCE-strömmarna är omöjlig p.g.a. definition.

En annan tillämpning som redan har försvunnit i vardagen, men som fortfarande är "levande" inom industri- och laboratorieteknik, är katodstrålerör (CRT eller så kallade bildrör). Där ett av alternativen för en anordning för att flytta strålen över skärmen är ett elektrostatiskt avböjningssystem.

Enkelt uttryckt finns det en pistol som sänder ut (avger) elektroner. Det finns ett system som avleder denna elektron till önskad punkt på skärmen för att få den önskade bilden. En spänning läggs på plattorna och den emitterade flygelektronen påverkas av Coulomb-krafter respektive det elektriska fältet. Allt som beskrivs sker i ett vakuum. Sedan appliceras en högspänning på plattorna, och en horisontell skanningstransformator och en flyback-omvandlare installeras för att bilda den.

Videon nedan förklarar kort och tydligt vad ett elektriskt fält är och vilka egenskaper denna speciella typ av materia har:

Relaterat material:

• Vad är dielektrisk förlust
• Ledarens motstånds beroende av temperatur
• Ohms lag i enkla ord
• Elektriker böcker