Các tính chất và đặc điểm của điện trường được nghiên cứu bởi hầu hết các chuyên gia kỹ thuật. Nhưng một khóa học đại học thường được viết bằng ngôn ngữ phức tạp và khó hiểu. Vì vậy, trong khuôn khổ bài viết, các đặc điểm của điện trường sẽ được mô tả một cách dễ hiểu để mọi người có thể hiểu được chúng. Ngoài ra, chúng tôi sẽ đặc biệt chú ý đến các khái niệm liên quan đến nhau (chồng chất) và khả năng phát triển của lĩnh vực vật lý này.
Thông tin chung
Theo quan niệm hiện đại, các điện tích không tương tác trực tiếp với nhau. Một tính năng thú vị xuất hiện từ điều này. Vì vậy, mỗi vật thể tích điện có điện trường riêng trong không gian xung quanh. Nó ảnh hưởng đến các thực thể khác. Đặc điểm của điện trường được chúng ta quan tâm vì chúng cho thấy tác dụng của trường lên điện tích và lực tác dụng lên điện trường. Kết luận nào có thể được rút ra từ điều này? Các cơ quan bị tích điện không có tác dụng trực tiếp lẫn nhau. Đối với điều này, điện trường được sử dụng. Làm thế nào chúng có thể được khám phá? Để làm điều này, bạn có thể sử dụng điện tích thử nghiệm - một chùm hạt điểm nhỏ, khôngsẽ có tác động đáng kể đến cấu trúc hiện có. Vậy đặc điểm của điện trường là gì? Có ba trong số chúng: căng thẳng, căng thẳng và tiềm năng. Mỗi người trong số họ có đặc điểm riêng và phạm vi ảnh hưởng lên các hạt.
Điện trường: nó là gì?
Nhưng trước khi chuyển sang chủ đề chính của bài viết, bạn cần có một lượng kiến thức nhất định. Nếu có, thì phần này có thể được bỏ qua một cách an toàn. Đầu tiên, chúng ta hãy xem xét câu hỏi về lý do tồn tại của điện trường. Để có được nó, cần phải trả một khoản phí. Hơn nữa, các thuộc tính của không gian mà vật thể tích điện cư trú phải khác với những thuộc tính nơi nó không tồn tại. Ở đây có một đặc điểm như vậy: nếu một điện tích được đặt trong một hệ tọa độ nhất định, thì những thay đổi sẽ không xảy ra ngay lập tức mà chỉ xảy ra ở một tốc độ nhất định. Chúng sẽ giống như những làn sóng, lan truyền trong không gian. Điều này sẽ kèm theo sự xuất hiện của các lực cơ học tác dụng lên các vật mang khác trong hệ tọa độ này. Và ở đây chúng ta đến với điều chính! Các lực nổi lên không phải là kết quả của ảnh hưởng trực tiếp, mà là của sự tương tác thông qua một môi trường đã thay đổi về chất. Không gian mà những thay đổi như vậy xảy ra được gọi là điện trường.
Tính năng
Một điện tích nằm trong điện trường chuyển động có hướng của lực tác dụng lên nó. Có thể đạt được trạng thái nghỉ ngơi không? Vâng, nó khá thực tế. Nhưng đối với điều này, cường độ của điện trường phải được cân bằng bởi một sốảnh hưởng khác. Ngay sau khi sự mất cân bằng xảy ra, điện tích bắt đầu chuyển động trở lại. Hướng trong trường hợp này sẽ phụ thuộc vào lực lớn hơn. Mặc dù nếu có rất nhiều, kết quả cuối cùng sẽ là một cái gì đó cân bằng và phổ quát. Để hình dung rõ hơn những gì bạn phải làm việc, các đường lực được mô tả. Hướng của chúng tương ứng với các lực tác dụng. Cần lưu ý rằng các đường sức có cả điểm đầu và điểm cuối. Nói cách khác, họ không tự đóng cửa. Chúng bắt đầu trên các vật thể tích điện dương và kết thúc trên các vật thể âm. Đây không phải là tất cả, chi tiết hơn về các đường lực, nền tảng lý thuyết và cách triển khai thực tế của chúng, chúng ta sẽ nói sâu hơn một chút trong văn bản và xem xét chúng cùng với định luật Coulomb.
Cường độ điện trường
Đặc tính này được sử dụng để định lượng điện trường. Điều này khá khó hiểu. Đặc tính này của điện trường (cường độ) là một đại lượng vật lý bằng tỷ số giữa lực tác dụng lên một điện tích thử dương đặt tại một điểm nhất định trong không gian, với giá trị của nó. Có một khía cạnh đặc biệt ở đây. Đại lượng vật lý này là một vectơ. Chiều của nó trùng với chiều của lực tác dụng lên điện tích thử dương. Bạn cũng nên trả lời một câu hỏi rất phổ biến và lưu ý rằng đặc tính cường độ của điện trường chính xác là cường độ. Và điều gì xảy ra với các chủ thể bất động và không thay đổi? Điện trường của chúng được coi là tĩnh điện. Khi làm việc với điện tích điểm vàsự quan tâm đến việc nghiên cứu lực căng được cung cấp bởi các đường sức và định luật Coulomb. Những tính năng nào tồn tại ở đây?
Định luật Coulomb và các đường sức
Đặc tính lực của điện trường trong trường hợp này chỉ tác dụng đối với điện tích điểm đặt cách nó một khoảng bằng bán kính nhất định. Và nếu chúng ta lấy modulo giá trị này, thì chúng ta sẽ có trường Coulomb. Trong đó, hướng của véc tơ trực tiếp phụ thuộc vào dấu của điện tích. Vì vậy, nếu nó là số dương, thì trường sẽ "di chuyển" dọc theo bán kính. Trong trường hợp ngược lại, vectơ sẽ hướng trực tiếp đến điện tích của chính nó. Để có hiểu biết trực quan về những gì đang xảy ra và như thế nào, bạn có thể tìm và làm quen với các hình vẽ thể hiện các đường sức. Các đặc điểm chính của điện trường trong sách giáo khoa tuy hơi khó giải thích nhưng các hình vẽ đều thể hiện rõ, có chất lượng cao. Đúng vậy, người ta cần lưu ý một đặc điểm như vậy của sách: khi xây dựng bản vẽ các đường sức, mật độ của chúng tỷ lệ với môđun của vectơ lực căng. Đây là một gợi ý nhỏ có thể giúp ích rất nhiều cho việc kiểm soát kiến thức hoặc ôn thi.
Tiềm
Điện tích luôn chuyển động khi không có lực cân bằng. Điều này cho chúng ta biết rằng trong trường hợp này điện trường có thế năng. Nói cách khác, nó có thể thực hiện một số công việc. Hãy xem một ví dụ nhỏ. Một điện trường đã dịch chuyển một điện tích từ một điểmVà ở B. Kết quả là, thế năng của trường giảm. Nó xảy ra bởi vì công việc đã được thực hiện. Đặc tính công suất này của điện trường sẽ không thay đổi nếu chuyển động được thực hiện dưới tác động bên ngoài. Trong trường hợp này, thế năng sẽ không giảm mà còn tăng lên. Hơn nữa, đặc tính vật lý này của điện trường sẽ thay đổi tỷ lệ thuận với ngoại lực tác dụng làm di chuyển điện tích trong điện trường. Cần lưu ý rằng trong trường hợp này, tất cả các công việc được thực hiện sẽ được dành cho việc tăng năng lượng tiềm năng. Để hiểu chủ đề, chúng ta hãy lấy ví dụ sau. Vì vậy, chúng tôi có một điện tích dương. Nó nằm ngoài điện trường đang xét. Do đó, tác động rất nhỏ nên nó có thể được bỏ qua. Một ngoại lực xuất hiện, đưa một điện tích vào điện trường. Cô ấy làm công việc cần thiết để di chuyển. Trong trường hợp này, các lực lượng của trường được khắc phục. Do đó, một điện thế hoạt động phát sinh, nhưng đã có trong chính điện trường. Cần lưu ý rằng đây có thể là một chỉ số không đồng nhất. Vì vậy, năng lượng liên quan đến từng đơn vị cụ thể của điện tích dương được gọi là thế năng của trường tại điểm đó. Về mặt số học, nó tương đương với công việc được thực hiện bởi một ngoại lực để di chuyển đối tượng đến một địa điểm nhất định. Điện thế trường được đo bằng vôn.
Điện áp
Trong bất kỳ điện trường nào, bạn có thể quan sát cách các điện tích dương "di chuyển" từ các điểm có điện thế cao sang các điểm có giá trị thấp của thông số này. Tiêu cực đi theo con đường này theo hướng ngược lại. Nhưng trong cả hai trường hợp, điều này chỉ xảy ra do sự hiện diện của thế năng. Điện áp được tính toán từ nó. Để làm được điều này, cần phải biết giá trị mà thế năng của trường trở nên nhỏ hơn. Hiệu điện thế có giá trị bằng số công đã thực hiện để chuyển một điện tích dương giữa hai điểm cụ thể. Một thư từ thú vị có thể được nhìn thấy từ điều này. Vì vậy, hiệu điện thế và hiệu điện thế trong trường hợp này là cùng một thực thể vật lý.
Chồng chất của điện trường
Vì vậy, chúng ta đã xem xét các đặc điểm chính của điện trường. Nhưng để hiểu rõ hơn về chủ đề, chúng tôi đề xuất xem xét bổ sung một số tham số có thể quan trọng. Và chúng ta sẽ bắt đầu với sự chồng chất của điện trường. Trước đây, chúng tôi đã xem xét các tình huống trong đó chỉ có một khoản phí cụ thể. Nhưng có rất nhiều trong số họ trong các lĩnh vực! Do đó, xét một tình huống gần với thực tế, hãy tưởng tượng rằng chúng ta có một số khoản phí. Sau đó, hóa ra các lực tuân theo quy tắc cộng vectơ sẽ tác động lên đối tượng thử nghiệm. Ngoài ra, nguyên tắc chồng chất nói rằng một chuyển động phức tạp có thể được chia thành hai hoặc nhiều chuyển động đơn giản. Không thể phát triển một mô hình chuyển động thực tế mà không tính đến sự chồng chất. Nói cách khác, hạt mà chúng ta đang xem xét trong các điều kiện hiện tại bị ảnh hưởng bởi các điện tích khác nhau, mỗi hạt đều cóđiện trường.
Sử dụng
Cần lưu ý rằng hiện nay các khả năng của điện trường không được sử dụng hết tiềm năng của chúng. Thậm chí, sẽ đúng hơn nếu nói, tiềm năng của nó hầu như không được chúng ta tận dụng. Đèn chùm của Chizhevsky có thể được coi là một ứng dụng thực tế về các khả năng của điện trường. Trước đó, vào giữa thế kỷ trước, loài người bắt đầu khám phá không gian. Nhưng các nhà khoa học có nhiều câu hỏi chưa được giải đáp. Một trong số đó là không khí và các thành phần độc hại của nó. Nhà khoa học Liên Xô Chizhevsky, người đồng thời quan tâm đến đặc tính năng lượng của điện trường, đã đưa ra lời giải cho vấn đề này. Và cần lưu ý rằng anh ấy đã có một sự phát triển thực sự tốt. Thiết bị này dựa trên kỹ thuật tạo ra các luồng không khí dạng khí do phóng điện nhỏ. Nhưng trong khuôn khổ bài viết, chúng tôi không quan tâm nhiều đến bản thân thiết bị, cũng như nguyên lý hoạt động của nó. Thực tế là đối với hoạt động của đèn chùm Chizhevsky, không phải sử dụng nguồn điện tĩnh, mà là điện trường! Các tụ điện đặc biệt đã được sử dụng để tập trung năng lượng. Đặc tính năng lượng của điện trường của môi trường ảnh hưởng đáng kể đến sự thành công của thiết bị. Đó là, thiết bị này được phát triển đặc biệt cho các tàu vũ trụ, vốn được nhồi nhét đầy các thiết bị điện tử theo đúng nghĩa đen. Nó được cung cấp năng lượng từ kết quả hoạt động của các thiết bị khác được kết nối với nguồn điện không đổi. Cần lưu ý rằng hướng không bị bỏ qua, và khả năng lấy năng lượng từ điện trường đang được điều tra. Sự thật,Cần lưu ý rằng vẫn chưa đạt được tiến bộ đáng kể. Cũng cần lưu ý rằng quy mô tương đối nhỏ của nghiên cứu đang diễn ra và thực tế là hầu hết chúng được thực hiện bởi các nhà phát minh tình nguyện.
Đặc điểm của điện trường bị ảnh hưởng bởi điều gì?
Tại sao phải nghiên cứu chúng? Như đã đề cập trước đó, các đặc điểm của điện trường là cường độ, hiệu điện thế và thế năng. Trong cuộc sống của một người bình thường bình thường, những thông số này không thể tự hào có ảnh hưởng đáng kể. Nhưng khi nảy sinh câu hỏi rằng cần phải làm một việc gì đó lớn và phức tạp, thì việc không coi chúng là điều xa xỉ. Thực tế là có quá nhiều trường điện tử (hoặc cường độ quá mức của chúng) dẫn đến việc thiết bị truyền tín hiệu bị nhiễu. Điều này dẫn đến sự biến dạng của thông tin được truyền đi. Cần lưu ý rằng đây không phải là vấn đề duy nhất của loại hình này. Ngoài tiếng ồn trắng của công nghệ, trường điện tử mạnh quá mức cũng có thể ảnh hưởng tiêu cực đến hoạt động của cơ thể con người. Cần lưu ý rằng một sự ion hóa nhỏ trong phòng vẫn được coi là một điều may mắn, vì nó góp phần làm lắng đọng bụi trên các bề mặt của nơi ở của con người. Nhưng nếu bạn nhìn vào bao nhiêu loại thiết bị (tủ lạnh, TV, nồi hơi, điện thoại, hệ thống điện, v.v.) trong nhà của chúng ta, chúng ta có thể kết luận rằng, than ôi, điều này không tốt cho sức khỏe của chúng ta. Cần lưu ý rằng các đặc tính thấp của điện trường hầu như không gây hại cho chúng ta, vìNhân loại từ lâu đã quen với bức xạ vũ trụ. Nhưng thật khó để nói về điện tử. Tất nhiên, sẽ không thể từ chối tất cả những điều này, nhưng có thể thành công trong việc giảm thiểu tác động tiêu cực của điện trường đối với cơ thể con người. Đối với điều này, bằng cách này, chỉ cần áp dụng các nguyên tắc sử dụng năng lượng hiệu quả của công nghệ, nhằm giảm thiểu thời gian vận hành của các cơ chế.
Kết
Chúng tôi đã kiểm tra đại lượng vật lý nào là đặc điểm của điện trường, nơi nào được sử dụng, tiềm năng của sự phát triển và ứng dụng của chúng trong cuộc sống hàng ngày. Nhưng tôi vẫn muốn thêm một vài lời cuối cùng về chủ đề này. Cần lưu ý rằng có khá nhiều người quan tâm đến chúng. Một trong những dấu vết dễ thấy nhất trong lịch sử là do nhà phát minh nổi tiếng người Serbia Nikola Tesla để lại. Bằng cách này, ông đã đạt được thành công đáng kể về việc thực hiện các kế hoạch của mình, nhưng than ôi, không phải về hiệu quả năng lượng. Vì vậy, nếu có mong muốn làm việc theo hướng này, có rất nhiều cơ hội chưa được khám phá.
