Напряженность электрического поля
Напряженность электрического поля
Силы, действующие на больших расстояниях, иногда называют силами поля. Если вы заряжаете объект, он создает электрическое поле — область вокруг него, где изменяются его свойства. На любой заряд, попадающий в область электрического поля, будет действовать сила электрического поля. На эти силы влияют степень заряженности объекта и расстояние до него.
Измерение напряжения EF
Силы и заряды
Предположим, существует некоторый начальный заряд Q, создающий электрическое поле. Сила этого поля измеряется близлежащими зарядами. Этот заряд называется испытательным зарядом, поскольку он действует как испытательный заряд при определении напряжения и слишком мал, чтобы повлиять на результирующий удар.
управляющий заряд называется q и имеет определенную количественную величину. Когда он помещен в электрическое поле, на него действует сила притяжения или отталкивания F.
Формула напряженности электрического поля обозначается латинской буквой E, а ее математический символ:
Единица силы – Ньютон (Н), а единица заряда – Кулон (Кл). Поэтому единицей измерения натяжения является Н/З.
Другая единица измерения, обычно используемая на практике для однородного ВП, — В/м. Это результат следующей формулы:
То есть E зависит от напряжения (разности потенциалов между двумя точками) и расстояния.
зависит ли напряжение от величины заряда? Как видно из формулы, увеличение q означает уменьшение Е. Но согласно закону Кулона, больший заряд также означает большую электрическую мощность. Например, двукратное увеличение заряда приведет к увеличению F в два раза. Поэтому напряжение не меняется.
Важно! Ток и напряжение не зависят от количественных показателей испытательного заряда.
Как направлен вектор электрического поля
Для векторов необходимо использовать две характеристики: величину и направление. На первоначальный заряд действует сила, направленная к нему или в противоположном направлении. Выбор надежного направления определяется знаком зарядки. Чтобы решить задачу о том, в каком направлении указывают линии напряженности, примем направление силы F, действующей на положительный заряд.
Важно! Линии поля, образуемые зарядами, указывают от заряда со знаком «плюс» к заряду со знаком «минус». Если представить себе произвольный положительный начальный заряд, линии появятся со всех сторон. Напротив, для отрицательных зарядов можно наблюдать линии поля, входящие со всех окружающих сторон.
Используйте линии электропередач для визуального отображения вектора EF. Моделируемый образец ВП может состоять из неограниченного числа строк, расположенных по определенным правилам, чтобы предоставить как можно больше информации о свойствах ВП.
Читайте также статью: Что такое совместные покупки и как пользоваться СП
Линии и векторы напряженности EP
Правила прокладки шнура питания:
- Чем больше заряд, тем сильнее электрическое поле. На схеме это можно показать увеличением частоты линии;
- В области, соединенной с поверхностью объекта, линия всегда перпендикулярна объекту. На поверхностях правильной и неправильной формы никогда не возникает параллельной им электрической силы. Если такая сила присутствует, избыточный заряд на поверхности начнет двигаться, и внутри объекта возникнет электрический ток, чего не происходит со статическим электричеством;
- При выходе из поверхности сила меняет направление из-за воздействия электронного луча от других зарядов;
- Провода не должны пересекаться. Если они пересекаются в какой-то точке пространства, то в этой точке должно быть две ЭП с соответствующими направлениями. Это невозможное условие, потому что каждое место в ВП имеет свое напряжение и связанное с ним направление.
Выводы питания конденсатора будут проходить перпендикулярно пластинам, но по краям станут выпуклыми. Это указывает на нарушение однородности ЭП.
Рассматривая случай положительных зарядов, мы можем определить направление вектора напряженности электрического поля. Этот вектор указывает на силу, действующую на заряд со знаком плюс. В случае, когда удар создается несколькими зарядами, вектор представляет собой результат геометрической суммы всех сил, испытываемых испытательным зарядом.
Постройте результирующий вектор напряжения
При этом под линиями напряженности электрического поля понимают совокупность линий в области действия электрического поля, причем вектор Е будет касаться этой линии в любой точке.
Если электрический шок вызван двумя или более зарядами, вокруг их конфигурации появятся линии. Эта конструкция громоздка и выполняется с использованием компьютерной графики. При решении реальных задач используйте результирующий вектор напряженности электрического поля в данной точке.
Закон Кулона
Закон Кулона определяет электричество:
F = (K xqx Q)/r², где:
- F – электрическая сила вдоль линии между двумя зарядами;
- К — — константа пропорциональности;
- q и Q——количественное значение заряда (Кл);
- r — расстояние между ними.
Видео: Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Силовые линии электрического поля. 10 класс.
Постоянное соотношение можно найти из следующего соотношения:
Значение константы зависит от среды, в которой находится заряд (диэлектрическая проницаемость).
Тогда F =1/(4π x ε) x (qx Q)/r² .
право действует в естественной среде. Для теоретических расчетов изначально предполагается, что заряд находится в свободном пространстве (вакууме). Тогда значение ε = 8,85 x 10 (-12-я степень), K = 1/(4π x ε) = 9 x 10 (9-я степень).
Важно! В формулу, описывающую случай сферической симметрии (в большинстве случаев), входит 4π. Если существует цилиндрическая симметрия, произойдет 2π.
Для расчета модуля упругости необходимо подставить математическое выражение закона Кулона в формулу для E:
E = F/q = 1/(4π x ε) x (qx Q)/(r² xq) = 1/(4π x ε) x Q/r²,
Где Q — начальный заряд, создающий электронный луч.
Чтобы найти силу удара в конкретной точке, поместите в эту точку пробный заряд, определите расстояние от точки и используйте формулу для расчета E.
Закон обратных квадратов
в формульном представлении закона Кулона расстояние между зарядами отображается в уравнении как 1/r². Это значит, что применение закона обратных квадратов будет справедливым. Другой известный такой закон – закон гравитации Ньютона.
Это выражение показывает, как изменение одной переменной влияет на другую переменную. Математический символ этого закона:
Величина напряженности поля зависит от местоположения выбранной точки; ее значение уменьшается по мере удаления от заряда. Если взять напряженности электрического поля в двух разных точках, то соотношение их количественных значений будет обратно пропорционально квадрату расстояния.
Для измерения напряжения EF в реальных условиях существует специальное оборудование, например тестер VX 0100.
Читайте также статью: Особенности остекления балконов
