Che cos'è un campo elettrico e quali proprietà ha
definizione
Intorno a un corpo carico sorge un campo elettrico. In termini semplici, questo è un campo che agisce su altri corpi con una certa forza.
La principale caratteristica quantitativa è l'intensità del campo elettrico. È uguale al rapporto tra la forza che agisce sulla carica e l'entità della carica. La forza agisce in una certa direzione, il che significa che la tensione del campo elettrico è una quantità vettoriale. Sotto vedi la formula della tensione:
La tensione del campo elettrico agisce nella direzione calcolata dal principio di sovrapposizione. Questo è:
Nella figura sotto vedi un'immagine grafica condizionale di due cariche di diversa polarità e le linee di forza del campo elettrico che si alzano tra di loro.
! importante La condizione principale per la comparsa di un campo elettrico è che il corpo debba avere una sorta di carica. Solo allora sorgerà un campo attorno ad esso che agirà su altri corpi carichi.
Per determinare la grandezza del campo elettrico attorno a una carica di prova unitaria usando legge pendentein questo caso:
Un tale campo è anche chiamato Coulomb.
Un'altra importante quantità fisica è il potenziale del campo elettrico. Questa non è una quantità vettoriale, ma una quantità scalare, è direttamente proporzionale all'energia applicata alla carica:
! importante La forza e l'energia caratteristiche di un campo elettrico sono la tensione e il potenziale. Queste sono le sue principali proprietà fisiche.
Si misura in Volt ed è numericamente uguale al lavoro dell'EP nel spostare la carica da un certo punto all'infinito.
Puoi imparare di più sull'intensità del campo elettrico dal video tutorial:
Viste sul campo
Esistono diversi tipi di campi di base, a seconda di dove esiste. Consideriamo alcuni esempi di campi emergenti in varie situazioni.
- Se le cariche sono fisse, questo è un campo statico.
- Se le cariche si muovono lungo il conduttore - magnetico (da non confondere con il fascio di elettroni).
- Un campo stazionario sorge attorno a conduttori fissi con una corrente costante.
- Nelle onde radio, viene emesso un campo elettrico e magnetico, che si trovano nello spazio perpendicolare l'uno all'altro. Ciò accade perché qualsiasi cambiamento nel campo magnetico provoca la comparsa di elettromagnetismo con linee di campo chiuse.
Rilevazione del campo elettrico
Abbiamo cercato di dirti tutte le definizioni e le condizioni importanti per l'esistenza di un campo elettrico in un linguaggio semplice. Scopriamo come trovarlo. Il rilevamento magnetico è facile - con una bussola.
Siamo in grado di rilevare un campo elettrico nella vita di tutti i giorni. Sappiamo tutti che se si strofina un righello di plastica sui capelli, allora piccoli pezzi di carta inizieranno ad attirarlo. Questo è l'effetto del campo elettrico. Quando ti togli il maglione di lana, senti una crepa e vedi le scintille - tutto qui.
Un altro modo per rilevare EP è inserire una carica di prova al suo interno. Il campo corrente lo rifiuterà. Questo è usato nei monitor CRT e, di conseguenza, nei tubi di radiazione dell'oscilloscopio, ne parleremo più avanti.
pratica
Abbiamo già detto che nella vita di tutti i giorni un campo elettrico si manifesta quando ti togli i vestiti di lana o sintetici da te stesso e le scintille saltano tra i capelli e i capelli, quando strofini un righello di plastica e lo disegni su piccoli pezzi di carta, e sono attratti e così via. Ma questi non sono normali esempi tecnici.
Nei conduttori, il più piccolo EP causa il movimento dei portatori di carica e la loro ridistribuzione. Nei dielettrici, poiché il divario di banda in queste sostanze è grande, il fascio di elettroni causerà il movimento dei portatori di carica solo in caso di rottura del dielettrico. Nei semiconduttori, l'azione è tra il dielettrico e il conduttore, ma è necessario superare il gap di banda piccola trasferendo energia dell'ordine di 0,3 ... 0,7 eV (per germanio e silicio).
Da quello che c'è in ogni casa, si tratta di elettrodomestici elettronici, compresi gli alimentatori. Hanno una parte importante che funziona grazie al campo elettrico: questo è un condensatore. In esso, le cariche si svolgono sulle piastre separate da un dielettrico, proprio a causa del lavoro del campo elettrico. Nell'immagine sotto vedi un'immagine condizionale delle cariche sulle piastre del condensatore.
Altre applicazioni nell'ingegneria elettrica sono transistor ad effetto di campo o transistor MOS. Nel loro nome, il principio di azione è già menzionato. In essi, il principio di funzionamento si basa su un cambiamento nella conduttività di STOK-ISTOK sotto l'influenza di un campo elettrico trasversale sul semiconduttore, e nel MIS (MOS, MOSFET - la stessa cosa), il cancello è completamente separato da uno strato dielettrico (ossido) dal canale conduttore, in modo che l'influenza delle correnti di gate - SOURCE è impossibile per definizione.
Un'altra applicazione che è già partita nella vita di tutti i giorni, ma è ancora "viva" nella tecnologia industriale e di laboratorio: i tubi a raggi catodici (CRT o cosiddetti tubi di immagine). Laddove una delle opzioni per un dispositivo per spostare il raggio attraverso lo schermo è un sistema di deflessione elettrostatica.
In termini semplici, cioè una pistola che emette (emette) elettroni. C'è un sistema che devia questo elettrone nel punto desiderato sullo schermo per ottenere l'immagine desiderata. La tensione viene applicata alle piastre e l'elettrone volante emesso è influenzato rispettivamente dalle forze di Coulomb e dal campo elettrico. Tutto quanto descritto accade nel vuoto. Quindi viene applicata un'alta tensione alle piastre e un trasformatore orizzontale e un convertitore flyback vengono installati per formarlo.
Il video qui sotto spiega brevemente e chiaramente cos'è un campo elettrico e quali proprietà ha questo speciale tipo di materia:
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