خواص و ویژگی های میدان الکتریکی تقریباً توسط همه متخصصان فنی مطالعه می شود. اما یک دوره دانشگاهی اغلب به زبان پیچیده و نامفهوم نوشته می شود. بنابراین، در چارچوب مقاله، ویژگی های میدان های الکتریکی به صورت در دسترس شرح داده می شود تا هر فردی بتواند آنها را درک کند. علاوه بر این، ما توجه ویژه ای به مفاهیم مرتبط (ابرجایگاه) و احتمالات توسعه این حوزه از فیزیک خواهیم داشت.
اطلاعات عمومی
طبق مفاهیم مدرن، بارهای الکتریکی مستقیماً با یکدیگر تعامل ندارند. یک ویژگی جالب از این پدیدار می شود. بنابراین، هر جسم باردار میدان الکتریکی خاص خود را در فضای اطراف دارد. سایر نهادها را تحت تأثیر قرار می دهد. ویژگی های میدان های الکتریکی مورد توجه ما هستند زیرا تأثیر میدان را بر بارهای الکتریکی و نیرویی که با آن انجام می شود نشان می دهند. از این چه نتیجه ای می توان گرفت؟ بدن های باردار اثر مستقیم متقابل ندارند. برای این کار از میدان های الکتریکی استفاده می شود. چگونه می توان آنها را بررسی کرد؟ برای انجام این کار، می توانید از شارژ آزمایشی استفاده کنید - یک پرتو ذرات نقطه کوچک، که اینطور نیستتاثیر بسزایی بر ساختار موجود خواهد داشت. پس ویژگی های میدان الکتریکی چیست؟ سه مورد از آنها وجود دارد: تنش، تنش و پتانسیل. هر یک از آنها ویژگی ها و حوزه های تأثیر خود را بر ذرات دارند.
میدان الکتریکی: چیست؟
اما قبل از رفتن به موضوع اصلی مقاله، باید مقدار معینی دانش داشته باشید. اگر آنها هستند، پس این بخش را می توان با خیال راحت نادیده گرفت. ابتدا اجازه دهید سوال دلیل وجود میدان الکتریکی را در نظر بگیریم. برای این که باشد، شارژ لازم است. علاوه بر این، ویژگی های فضایی که جسم باردار در آن قرار دارد باید با فضایی که در آن وجود ندارد متفاوت باشد. چنین ویژگی در اینجا وجود دارد: اگر شارژ در یک سیستم مختصات خاص قرار گیرد، تغییرات فوراً اتفاق نمی‌افتد، بلکه فقط با یک سرعت خاص. آنها مانند امواج در فضا پخش خواهند شد. این امر با ظهور نیروهای مکانیکی همراه خواهد بود که بر سایر حامل ها در این سیستم مختصات وارد می شوند. و در اینجا به موضوع اصلی می رسیم! نیروهای در حال ظهور نتیجه تأثیر مستقیم نیستند، بلکه حاصل تعامل از طریق محیطی هستند که از نظر کیفی تغییر کرده است. فضایی که چنین تغییراتی در آن رخ می دهد میدان الکتریکی نامیده می شود.
ویژگی ها
باری که در میدان الکتریکی قرار دارد در جهت نیرویی که بر آن وارد می شود حرکت می کند. آیا رسیدن به حالت استراحت امکان پذیر است؟ بله، کاملا واقعی است. اما برای این، قدرت میدان الکتریکی باید توسط برخی متعادل شودنفوذ دیگر به محض بروز عدم تعادل، شارژ دوباره شروع به حرکت می کند. جهت در این مورد به نیروی بیشتر بستگی دارد. اگرچه اگر تعداد زیادی از آنها وجود داشته باشد، نتیجه نهایی چیزی متعادل و جهانی خواهد بود. برای تصور بهتر آنچه باید با آن کار کنید، خطوط نیرو به تصویر کشیده شده است. جهت آنها با نیروهای عمل کننده مطابقت دارد. لازم به ذکر است که خطوط نیرو هم آغاز و هم پایان دارند. به عبارت دیگر روی خود نمی بندند. آنها از اجسام دارای بار مثبت شروع می شوند و در اجسام منفی به پایان می رسند. این همه چیز نیست، با جزئیات بیشتر در مورد خطوط نیرو، پیشینه نظری و اجرای عملی آنها، کمی بیشتر در متن صحبت می کنیم و آنها را همراه با قانون کولن بررسی می کنیم.
قدرت میدان الکتریکی
این مشخصه برای تعیین کمیت میدان الکتریکی استفاده می شود. درک این موضوع کاملاً دشوار است. این مشخصه میدان الکتریکی (قدرت) یک کمیت فیزیکی است برابر با نسبت نیروی عمل بر یک بار آزمایشی مثبت که در نقطه خاصی از فضا قرار دارد به مقدار آن. در اینجا یک جنبه خاص وجود دارد. این کمیت فیزیکی یک بردار است. جهت آن منطبق با جهت نیرویی است که بر بار آزمایش مثبت اثر می کند. همچنین باید به یک سوال بسیار رایج پاسخ دهید و توجه داشته باشید که مشخصه قدرت میدان الکتریکی دقیقاً شدت آن است. و برای سوژه های بی حرکت و تغییرناپذیر چه اتفاقی می افتد؟ میدان الکتریکی آنها الکترواستاتیک در نظر گرفته می شود. هنگام کار با شارژ نقطه ای وعلاقه به مطالعه تنش توسط خطوط نیرو و قانون کولن ارائه می شود. چه ویژگی هایی در اینجا وجود دارد؟
قانون کولن و خطوط نیرو
مشخصه نیروی میدان الکتریکی در این مورد فقط برای بار نقطه ای کار می کند که در فاصله شعاع خاصی از آن قرار دارد. و اگر این مدول مقدار را بگیریم، یک فیلد کولن خواهیم داشت. در آن، جهت بردار به طور مستقیم به علامت بار بستگی دارد. بنابراین، اگر مثبت باشد، میدان در امتداد شعاع "حرکت" می کند. در وضعیت مخالف، بردار مستقیماً به خود بار هدایت می شود. برای درک بصری از آنچه اتفاق می‌افتد و چگونه، می‌توانید نقشه‌هایی را که خطوط نیرو را نشان می‌دهند، بیابید و با آنها آشنا شوید. ویژگی‌های اصلی میدان الکتریکی در کتاب‌های درسی، اگرچه توضیح نسبتاً دشوار است، اما نقاشی‌ها باید به آنها توجه شود، کیفیت بالایی دارند. درست است ، باید به چنین ویژگی کتابها توجه کرد: هنگام ساخت نقشه های خطوط نیرو ، چگالی آنها متناسب با مدول بردار کشش است. این یک اشاره کوچک است که می تواند کمک بزرگی در کنترل دانش یا امتحان باشد.
پتانسیل
همیشه وقتی تعادل نیروها وجود نداشته باشد شارژ حرکت می کند. این به ما می گوید که در این مورد میدان الکتریکی دارای انرژی پتانسیل است. به عبارت دیگر، می تواند برخی کارها را انجام دهد. بیایید به یک مثال کوچک نگاه کنیم. یک میدان الکتریکی یک بار را از یک نقطه جابجا کرده استو در B. در نتیجه کاهش انرژی پتانسیل میدان وجود دارد. این اتفاق می افتد زیرا کار انجام شده است. این مشخصه قدرت میدان الکتریکی در صورتی که حرکت تحت تأثیر خارج انجام شود تغییر نخواهد کرد. در این صورت انرژی پتانسیل کاهش نمی یابد، بلکه افزایش می یابد. علاوه بر این، این ویژگی فیزیکی میدان الکتریکی به تناسب مستقیم با نیروی خارجی اعمال شده که بار را در میدان الکتریکی به حرکت در می آورد، تغییر می کند. لازم به ذکر است که در این صورت تمام کارهای انجام شده صرف افزایش انرژی پتانسیل خواهد شد. برای درک موضوع، مثال زیر را در نظر می گیریم. پس بار مثبت داریم. خارج از میدان الکتریکی مورد بررسی قرار دارد. به همین دلیل تأثیر آن به حدی کم است که می توان از آن چشم پوشی کرد. یک نیروی خارجی بوجود می آید که باری را وارد میدان الکتریکی می کند. او کارهای لازم برای حرکت را انجام می دهد. در این صورت بر نیروهای میدان غلبه می شود. بنابراین، یک پتانسیل عمل به وجود می آید، اما در حال حاضر در خود میدان الکتریکی. لازم به ذکر است که این ممکن است یک شاخص ناهمگن باشد. بنابراین، انرژی مربوط به هر واحد بار مثبت خاص، پتانسیل میدان در آن نقطه نامیده می شود. از نظر عددی برابر است با کاری که توسط یک نیروی خارجی برای انتقال سوژه به مکان معین انجام شده است. پتانسیل میدان با ولت اندازه گیری می شود.
ولتاژ
در هر میدان الکتریکی، می توانید مشاهده کنید که چگونه بارهای مثبت از نقاط با پتانسیل بالا به نقاطی که مقادیر پایینی از این پارامتر دارند، "مهاجرت" می کنند.منفی ها این مسیر را در جهت مخالف دنبال می کنند. اما در هر دو مورد این فقط به دلیل وجود انرژی پتانسیل اتفاق می افتد. ولتاژ از آن محاسبه می شود. برای انجام این کار، لازم است مقداری که انرژی پتانسیل میدان کوچکتر شده است، دانست. ولتاژ از نظر عددی برابر با کاری است که برای انتقال بار مثبت بین دو نقطه خاص انجام شده است. نامه نگاری جالبی از اینجا به چشم می خورد. بنابراین، ولتاژ و اختلاف پتانسیل در این مورد یک موجود فیزیکی هستند.
ابرجای میدان های الکتریکی
بنابراین، ما ویژگی های اصلی میدان الکتریکی را در نظر گرفته ایم. اما برای درک بهتر موضوع، پیشنهاد می کنیم تعدادی پارامتر که ممکن است مهم باشند را نیز در نظر بگیریم. و ما با برهم نهی میدان های الکتریکی شروع می کنیم. قبلاً موقعیت‌هایی را در نظر می‌گرفتیم که فقط یک شارژ خاص وجود داشت. اما تعداد آنها در مزارع زیاد است! بنابراین با توجه به موقعیتی نزدیک به واقعیت، تصور کنیم که چندین اتهام داریم. سپس معلوم می‌شود که نیروهایی که از قانون جمع بردار پیروی می‌کنند، روی موضوع آزمایشی عمل می‌کنند. همچنین، اصل برهم نهی می گوید که یک حرکت پیچیده را می توان به دو یا چند حرکت ساده تقسیم کرد. ایجاد یک مدل حرکت واقعی بدون در نظر گرفتن برهم نهی غیرممکن است. به عبارت دیگر، ذره مورد نظر ما در شرایط موجود تحت تأثیر بارهای مختلفی قرار می گیرد که هر کدام دارای بارهای خاص خود هستند.میدان الکتریکی.
استفاده
لازم به ذکر است که اکنون از امکانات میدان الکتریکی به طور کامل استفاده نمی شود. حتی، درست تر است که بگوییم، پتانسیل آن به سختی توسط ما استفاده می شود. از لوستر چیژفسکی می توان به عنوان اجرای عملی امکانات میدان الکتریکی نام برد. پیش از این، در اواسط قرن گذشته، بشر شروع به کاوش در فضا کرد. اما دانشمندان سوالات حل نشده زیادی داشتند. یکی از آنها هوا و اجزای مضر آن است. دانشمند شوروی، چیژفسکی، که در همان زمان به ویژگی انرژی میدان الکتریکی علاقه مند بود، راه حل این مشکل را بر عهده گرفت. و باید توجه داشت که او پیشرفت بسیار خوبی داشت. این دستگاه بر اساس تکنیک ایجاد جریان هوای هوازی به دلیل تخلیه های کوچک بود. اما در چارچوب مقاله، ما نه به خود دستگاه بلکه به اصل عملکرد آن علاقه مندیم. واقعیت این است که برای عملکرد لوستر چیژفسکی، نه یک منبع برق ثابت، بلکه از یک میدان الکتریکی استفاده شده است! برای تمرکز انرژی از خازن های خاصی استفاده شد. مشخصه انرژی میدان الکتریکی محیط به طور قابل توجهی بر موفقیت دستگاه تأثیر گذاشت. یعنی این دستگاه به طور خاص برای فضاپیماها ساخته شده است که به معنای واقعی کلمه مملو از وسایل الکترونیکی هستند. انرژی آن از نتایج فعالیت های دیگر دستگاه های متصل به منابع برق ثابت تامین می شد. لازم به ذکر است که جهت رها نشده است و در حال حاضر امکان گرفتن انرژی از میدان الکتریکی در حال بررسی است. حقیقت،لازم به ذکر است که هنوز پیشرفت قابل توجهی حاصل نشده است. همچنین لازم است به مقیاس نسبتاً کوچک تحقیقات در حال انجام توجه شود و این واقعیت که بیشتر آنها توسط مخترعان داوطلب انجام شده است.
ویژگی های میدان های الکتریکی تحت تأثیر چیست؟
چرا آنها را مطالعه کنیم؟ همانطور که قبلا ذکر شد، ویژگی های یک میدان الکتریکی قدرت، ولتاژ و پتانسیل است. در زندگی یک فرد معمولی، این پارامترها نمی توانند تأثیر قابل توجهی داشته باشند. اما وقتی سؤالاتی مطرح می شود که باید کاری بزرگ و پیچیده انجام شود، در نظر نگرفتن آنها یک امر تجملی است. واقعیت این است که تعداد بیش از حد میدان های الکترونیکی (یا قدرت بیش از حد آنها) منجر به تداخل در انتقال سیگنال توسط تجهیزات می شود. این منجر به تحریف اطلاعات ارسال شده می شود. لازم به ذکر است که این تنها مشکل این نوع نیست. علاوه بر نویز سفید فناوری، میدان های الکترونیکی بیش از حد قوی نیز می تواند بر عملکرد بدن انسان تأثیر منفی بگذارد. لازم به ذکر است که یونیزاسیون کوچک اتاق هنوز هم یک موهبت محسوب می شود، زیرا به رسوب گرد و غبار بر روی سطوح یک خانه انسانی کمک می کند. اما اگر به تعداد انواع تجهیزات (یخچال، تلویزیون، دیگ بخار، تلفن، سیستم های برق و غیره) در خانه های ما نگاه کنید، می توانیم نتیجه بگیریم که افسوس که این برای سلامتی ما خوب نیست. لازم به ذکر است که ویژگی های پایین میدان های الکتریکی تقریباً هیچ آسیبی به ما وارد نمی کندبشر از دیرباز به تشعشعات کیهانی عادت کرده است. اما گفتن در مورد الکترونیک سخت است. البته، امتناع از همه اینها امکان پذیر نخواهد بود، اما می توان با موفقیت تأثیر منفی میدان های الکتریکی را بر بدن انسان به حداقل رساند. برای این، به هر حال، کافی است اصول استفاده بهینه انرژی از فناوری را اعمال کنید، که زمان کار مکانیسم ها را به حداقل می رساند.
نتیجه گیری
ما بررسی کردیم که چه کمیت فیزیکی مشخصه میدان الکتریکی است، چه چیزی در کجا استفاده می شود، پتانسیل پیشرفت ها و کاربرد آنها در زندگی روزمره چیست. اما باز هم می خواهم چند کلمه پایانی در مورد موضوع اضافه کنم. لازم به ذکر است که تعداد زیادی از مردم به آنها علاقه داشتند. یکی از قابل مشاهده ترین آثار تاریخ توسط مخترع مشهور صرب نیکولا تسلا بر جای مانده است. در این امر، او موفق شد موفقیت قابل توجهی در اجرای برنامه های خود به دست آورد، اما، افسوس، نه از نظر بهره وری انرژی. بنابراین، اگر تمایل به کار در این مسیر وجود داشته باشد، فرصت های کشف نشده زیادی وجود دارد.
