Электрическое поле конспект: works.doklad.ru — Учебные материалы — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Главное по теме «Электрическое поле. Электрические заряды» | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

В природе наряду с гравитационными взаимодействиями существуют электромагнитные взаимодействия, интенсивность которых в 10³⁹ раз больше, чем гравитационных.

Тела, между которыми наблюдается электромагнитное взаимодействие, имеют электрический заряд.

Электрический заряд — это свойство физического тела, проявляющееся во взаимодействии с электромагнитным полем. Различают два вида электрических зарядов — положительные и отрицательные. В отношении электрического заряда действует закон сохранения:

Q₁ + Q₂ + … + Q_n = const.

Тело с электрическим зарядом имеет электрическое поле. В системе отсчета, в которой тело неподвижно, это поле называют электростатическим. Отличительным признаком электрического поля является его действие на неподвижные заряды.

Сила, действующая на тело с электрическим зарядом, определяется значением заряда и напряженностью электрического поля.

Напряженность электрического поля — это его силовая характеристика, которая равна отношению силы, действующей на положительно заряженное точечное тело, к значению этого заряда

E̅ = F̅ / q.

Относительно электростатического поля действует принцип суперпозиции:

E̅ = E̅₁ + E̅₂ + … + E̅_n.

Силовая структура электрического поля изображается

силовыми линиями, которые начинаются на телах с положительным зарядом и заканчиваются на телах с отрицательным зарядом.

Взаимодействие точечных неподвижных заряженных тел осуществляется по закону Кулона:

F = (1 / 4πε₀) • (q₁q₂ / εr²).

Электростатическое поле может выполнять работу по перемещению заряженных тел. Значение этой работы не зависит от пути и формы траектории и определяется положением начальной и конечной точек, между которыми осуществлялось перемещение:

A = qE(l₁ — l₂).

Электростатическое поле потенциальное.

Каждая точка электрического поля характеризуется потенциалом — физической величиной, которая определяет потенциальную энергию заряженного тела в данной точке. Она равна отношению потенциальной энергии заряженного тела к его заряду.

φ = W_p / q.

Потенциал заряженного тела пропорционален его заряду. Физическая величина, определяющая зависимость потенциала заряженного тела от его заряда, называется

электроемкостью.

C = Q / φ.

Для накопления больших зарядов при незначительной разности потенциалов используется конденсатор — система изолированных проводников. Электроемкость плоского конденсатора измеряется отношением заряда одной из его обкладок к разности потенциалов и зависит от его конструкции и геометрических размеров:

C = εε₀S / d. Материал с сайта http://worldofschool.ru

Конденсаторы соединяютпараллельно и последовательно. Электроемкость батареи параллельно

соединенныхконденсаторов равняется сумме электроемкостей всех конденсаторов:

C = C₁ + C₂ + … +C_n.

Электроемкость цепочки последовательно соединенных конденсаторов меньше электроемкости наименьшего конденсатора, входящего в соединение:

1 / C = 1 / C₁ + 1 / C₂ + … + 1 / C_n.

Заряженный конденсатор имеет энергию. Энергия конденсатора определяется через взаимосвязанные параметры заряженного конденсатора:

W = C(Δφ)² / 2.

W = Q² / 2C.

На этой странице материал по темам:

Электрический ток в различных средах шпаргалка
Потенциал электрического поля системы зарядов конспект кратко
Шпаргалка по теме электрическое поле
Краткий конспект по физике энергия электрического поля
Физика сверхпроводимость шпор

Конспект урока «Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции»

Тема урока: Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции

Цель урока: раскрыть материальный характер электрического поля, рассмотреть понятие напряженности электростаического поля как его силовой характеристики.

Задачи урока:

формирование понятий напряжённости электростатического поля, пробного заряда и его свойств, рассмотреть принцип суперпозиции;
способствовать формированию умений применять полученные знания при решении качественных и количественных задач на расчёт напряжённости, величины пробного заряда и силы, с которой электрическое поле действует на пробный заряд.

Тип урока: комбинированный.

План урока

1. Организационный момент

2. Актуализация опорных знаний

3. Подготовка к усвоению нового материала

4. Освоение нового материала

5. Закрепление материала

6. Домашнее задание

Ход урока

1. Этап начальной организации урока.

Задача: подготовить учащихся к работе на уроке.

Содержание: взаимное приветствие учителя и учащихся, определить отсутствующих, проверить готовность учащихся к уроку, организовать внимание учащихся, проверить готовность оборудования.

2. Актуализация опорных знаний.

Задача: вспомнить изученный ранее материал.

Содержание:

Тема данного урока – это изучение вопросов, связанных с понятием электрического поля.

Повторение:

1. Вокруг любого заряженного тела или частицы существует электрическое поле.

2. Основное свойство электрического поля — его действие некоторой силой на внесенный в него заряд.

2. Заряженные тела и частицы (заряды) взаимодействуют друг с другом на расстоянии посредством создаваемых ими электрических полей (закон Кулона позволяет рассчитать силы, с которыми взаимодействуют неподвижные заряды).

2.1. Взаимодействия передаются не мгновенно, а с конечной скоростью 3*10⁸м/с;

2.2 По мере удаления от источника эл. поле ослабевает

Электрическое поле, созданное неподвижными зарядами, называется электростатическим.

Сила, с которой поле действует на внесенный в него заряд, называют электрической или кулоновской силой.

2. Этап подготовки учащихся к активному и сознательному усвоению нового материала. Постановка проблемных вопросов.

Учитель:

Сегодня вы узнаете

что такое электростатическое поле, как оно себя проявляет;
что называется напряженностью электростатического поля, в каких единицах она измеряется;
что такое пробный заряд и каковы его свойства;
в чем заключается принцип суперпозиции электрических полей.

Запишем тему урока – «Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции».

3. Этап изучения нового материала.

Задача: формирование понятий напряжённости электростатического поля, пробного заряда и его свойств, рассмотреть принцип суперпозиции.

Содержание.

Ч тобы исследовать эл.ст. поле, создаваемое зарядом Q, в него помещают заряд q₀, называемый пробным зарядом.

Пробный заряд:

1) точечный

2) может быть как «+», так и «–»

3) |q₀|Q|, где Q – заряд-источник поля.

Вывод: если указать модуль и направление силы, действующей на пробный заряд q₀в любой точке, то это_{позволит количественно охарактеризовать электростатическое поле, создаваемое любым заряженным телом.}

П усть электростатическое поле создано в вакууме точечным положительным зарядом, т.е. Q0 (рис.). Если в это поле на некотором расстоянии r поместить пробный положительный заряд q₀0, то на него, согласно закону Кулона, будет действовать кулоновская сила отталкивания, модуль которой

С ила F не может служить характеристикой поля, т.к. ее модуль пропорционален значению пробного заряда q_0. Разделим левую и правую часть уравнения на q₀и_{получим величину, которая может служить характеристикой поля, т.к. не зависит от значения пробного заряда.}

Величина, равная отношению силы, которой поле действует на пробный заряд, к значению этого заряда, называется напряженностью электростатического поля

[ Е ] = 1 Н/Кл = 1 В/м

М одуль напряженности электростатического поля, созданного точечным зарядом Q, в точке, находящейся на расстоянии r от него найдем по формуле:

Вывод: модуль напряженности поля, создаваемого в вакууме точечным зарядом, прямо пропорционален модулю этого заряда и обратно пропорционален квадрату расстояния между зарядом и точкой, в которой определяют значение напряженности.

Важно!

Если заряд Q находится в однородной среде с диэлектрической проницаемостью , то модуль напряженности поля

Зная напряженность электростатического поля, можно определить силу, действующую на любой точечный заряд в любое точке этого поля

Напряженность:

1) величина векторная

2) в любой точке поля напряженность направлена вдоль прямой, соединяющей эту точку и точечный заряд, создающий поле.

3 ) направление напряженности совпадает с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд (q₀0). Т.е. напряженность поля, созданного точечным полjжительным зарядом Q0, направлена от заряда, а напряженность поля, созданного точечным отрицательным зарядом Q

Решение:

Принцип суперпозиции электрических полей

Е сли пробный заряд q₀находится в некоторой точке электростатического поля созданного не одним, а несколькими точечными зарядами, то результирующая сила, действующая на пробный заряд, равна векторной сумме сил, действующих со стороны электростатических полей этих точечных зарядов:

Т огда и напряженность результирующего поля в этой точке будет равна ветокрной сумме напряженностей полей, создаваемых каждым из точечных зарядов системы в отдельности (принцип суперпозиции полей):

Рассмотрим принцип суперпозиции на двух примерах.

Определите в точках А и В напряженность электростатического поля, созданного двумя точечными зарядами Q₁и Q₂, если |Q₁|=|Q₂|, Q₁Q₂0.

Пример 1: Пример 2:

Решение:

5. Этап первичной проверки понимания учащимися нового учебного материала.

Задача: Установить, осознали ли учащиеся суть изученных понятий. Устранить проблемы в понимании материала. Научить применять полученные знания при решении качественных и количественных задач.

Содержание.

Вопросы для обсуждения:

1. Какие факты подтверждают существование электрического поля?

2. Какое поле называют электростатическим?

3. Какую силу называют кулоновской силой?

4. Для чего используют пробный заряд и каковы его особенности?

5. Что называют напряженностью эл.поля?

6. Как рассчитать напряженность эл.поля точечного заряда в некоторой точке этого поля?

7. Как определить силу, действующую со стороня эл.поля, на внесенный в него точечный заряд?

8 . Пробный заряд помещают в разные точки эл.поля, созданного зарядом Q(рис.) В каких точках модуль напряженности поля максимален? Минимален? В каких точках он одинаков?

9. Как направлена напряженность поля, созданного точечным зарядом QQ0?

10. В чем заключается принцип суперпозиции электростатических полей?

6. Этап подведения итогов урока и задания на дом.

Задача. Дать анализ успешности овладения знаниями об изученных явлениях, показать типичные недостатки в знаниях, умениях и навыках

Электрическое поле. Напряжённость электрического поля

На прошлых уроках мы с вами познакомились с опытами Кулона, которые позволили ему определить силу, с которой взаимодействуют два неподвижных точечных заряда, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга. Однако остался нерешённым ещё один вопрос: каким образом заряды взаимодействуют друг с другом? Сам Кулон считал, что заряды действуют друг на друга напрямую через пустоту и мгновенно. То есть смещение одного из зарядов моментально изменяет его силу взаимодействия с соседними зарядами.

Идея о мгновенной передаче взаимодействия без участия какого-либо промежуточного звена была выдвинута ещё Исааком Ньютоном после открытия им закона всемирного тяготения. Последующее изучение Солнечной системы привело к тому, что многие учёные склонялись к мысли о том, что для передачи взаимодействия от одного тела к другому никакие посредники не нужны. Такие представления лежали в основе теории дальнодействия. Она предполагала, что действие одного тела на другое происходит мгновенно на сколь угодно большие расстояния без участия какой-либо среды.

Теория дальнодействия достаточно долгое время была господствующей в физике. Она казалась самой простой и при этом позволяла получать важные результаты, согласующиеся с опытом.

Несмотря на это некоторые учёные придерживались другой, диаметрально противоположной теории — теории близкодействия. Ведь идея о том, что тело может непосредственно действовать там, где его нет, казалась очень сомнительной. А согласно теории близкодействия, действие тел друг на друга на расстоянии всегда должно объясняться присутствием некоторых промежуточных агентов (то есть звеньев или среды), передающих действие от точки к точке.

Иногда передача действия может быть и незаметна. Например, тому, кто не знаком со свойствами воздуха, может казаться, что любой звук (например, автомобильный гудок) воздействует на его уши непосредственно. В действительности же, как мы знаем, в воздухе происходит процесс распространения звуковой волны. Нам не составляет большого труда проследить весь процесс прохождения звука от автомобиля до наших ушей, определить скорость звука и время его распространения.

Многие учёные, сторонники теории близкодействия, для объяснения происхождения гравитационных и электромагнитных сил придумывали невидимые и неосязаемые субстанции или истечения, которые, по их мнению, заполняли всё пространство. Например, ещё в XVII веке известный математик и физик Рене Декарт считал, что всё пространство заполнено мировым (или физическим) эфиром, посредством которого передаются электромагнитные волны (в том числе свет). Размышления эти были подчас остроумны, но обладали немаловажным недостатком — эксперимент их не подтверждал.

Решительный поворот к представлениям близкодействия был начат в XIX веке великим английским учёным Майклом Фарадеем. Он первым догадался, что «тела действуют друг на друга на расстоянии посредством обращения окружающей среды в состояние напряжения». Вместе с идеей близкодействия Фарадеем в науку было введено и понятие о поле как о посреднике, осуществляющем взаимодействие. Однако доказательств существования поля у учёного не было. Успех к теории близкодействия Фарадея пришёл только после изучения электромагнитных взаимодействий движущихся заряженных частиц его гениальным соотечественником и преемником Джеймсом Клерком Максвеллом. Он первым математически доказал, что вокруг движущихся зарядов возникает новая сущность, впоследствии названная электромагнитным полем. А уже после сделал вывод и о реальности существования электрического поля неподвижных зарядов.

Согласно современным представлениям, всякий электрический заряд изменяет определённым образом свойства окружающего его пространства — создаёт электрическое поле. Самая существенная особенность электрического поля — это его материальность. То есть электрическое поле — это особый вид материи, посредством которой взаимодействуют электрически заряженные тела или частицы.

Даже в вакууме заряженное тело окружено электрическим полем. Мы не можем ни потрогать, ни увидеть это поле, хотя оно реально существует. Электрическое поле проявляет себя в том, что оказывает силовое действие на заряд, помещённый в него. Например, предположим, что у нас есть металлический шар и наша задача выяснить, существует ли вокруг него электрическое поле (то есть обладает он электрическим зарядом или нет). Можно ли это как-либо выяснить? Можно, и вы даже знаете как: поднести к нему маленький незаряженный шарик из металлической фольги. Если он никак не отреагирует на большой шар, то поля нет. Если же шарик притянется, значит большой шар заряжен и посредством электрического поля действует на шарик из фольги.

По действию поля на заряды не только устанавливается присутствие поля, но и изучается распределение его в пространстве и все его характеристики.

Электрическое поле, созданное неподвижным электрическим зарядом, относительно рассматриваемой инерциальной системы отсчёта мы с вами будем называть электростатическим полем.

Важно запомнить, что электростатическое поле постоянно во времени и создаётся только электрическими зарядами. Оно существует в пространстве, окружающем эти заряды, и неразрывно с ними связано. Если же электрическое поле изменяется с течением времени, то его называют переменным электрическим полем. Многие (хотя и не все) свойства статических и переменных полей совпадают. Поэтому в дальнейшем, говоря о свойствах поля, мы будем называть это поле просто электрическим, если данное свойство в равной мере присуще как статическим, так и переменным полям.

Чтобы исследовать электростатическое поле, создаваемое одним зарядом (Q), в него помещают другой заряд (q₀), называемый пробным.

Под пробным зарядом понимают заряд, модуль которого достаточно мал () и собственное поле не меняет существенно распределения остальных зарядов, создающих исследуемое поле.

Пробный заряд может быть как положительным, так и отрицательным, главное — он должен быть точечным, чтобы можно было исследовать поле в малых областях пространства. Используя пробный заряд, можно количественно охарактеризовать электростатическое поле, создаваемое любым заряженным телом, указав модуль и направление силы, действующей на этот заряд. Однако в большинстве случаев удобно пользоваться такой характеристикой электростатического поля, которая не зависит от числового значения пробного заряда. Ею является напряжённость.

Напряжённостью электростатического поля в любой его точке называют физическую векторную величину, характеризующую силовое действие поля на вносимые в него заряды и равную отношению силы, с которой поле действует на пробный заряд, находящийся в выбранной точке, к значению этого заряда:

Из формулы следует, что единицей напряжённости электростатического поля в СИ является Н/Кл. Однако чаще используют другое название этой единицы — В/м. Предлагаем вам самостоятельно доказать, что один ньютон на кулон и один вольт на метр равны.

Напряжённость в любой точке электростатического поля направлена вдоль прямой, соединяющей эту точку и точечный заряд, создающий поле. При этом направление вектора напряжённости поля совпадает с направлением вектора силы, действующей на положительный пробный электрический заряд. То есть если поле создано положительным зарядом, то вектор напряжённости направлен от заряда. Если же поле создано отрицательным зарядом, — то к заряду.

Формула для напряжённости позволяет определить силу, действующую на точечный заряд, помещённый в электростатическое поле. Для примера давайте с вами определим силу, действующую в поле на пробный заряд 35 мкКл, если напряжённость поля в этой точке 286 кН/Кл.

И решим с вами ещё одну задачу. Шарик массой 2 г висит на невесомой и нерастяжимой нити в однородном горизонтальном электрическом поле напряжённостью 150 кВ/м. Определите силу натяжения нити, если заряд шарика 2 мкКл.

Взаимодействие заряженных тел. Электрическое поле. Физика, 8 класс: уроки, тесты, задания.

1.	Величина электрического поля Сложность: лёгкое	1
2.	Величина электрического поля 1 Сложность: среднее	1
3.	Утверждения об электрическом поле Сложность: лёгкое	1
4.	Нахождение местоположения заряженного тела Сложность: среднее	1
5.	Работа с определениями Сложность: среднее	1
6.	Линии электрического поля Сложность: среднее	1
7.	Одинаковое электрическое поле Сложность: сложное	1
8.	Действие электрического поля Сложность: сложное	1
9.	Взаимодействие заряженных тел Сложность: сложное	1

Конспект урока физики на тему «Электрическое поле» (10 класс)

Сведения об авторе

Зажигина Полина Ивановна
Учитель физики, первая квалификационная категория
Муниципальное общеобразовательное учреждение «Лицей № 32»
Вологодская область, г. Вологда

Конспект урока физики в 10 классе по теме «Электрическое поле»

Конспект урока по физике в 10 классе по теме «Электрическое поле» базового уровня. Учащиеся вовлекаются в дебаты на тему теории взаимодействия электрических зарядов. На уроке учащиеся развивают навыки и умения смыслового чтения, самостоятельной работы в группе и индивидуально, развивают коммуникативную культуру. Благодаря необычному формату учащихся повышается мотивация к изучению предмета и знания становятся более прочными.

Тема урока: Электрическое поле

Цель урока: изучить природу взаимодействия тел посредством электрического поля.

Задачи:

изучить теории дальнодействия и близкодействия;
рассмотреть экспериментальные подтверждения каждой теории;
исследовать свойства электрического поля.

Планируемые результаты:

Предметные:

расширить знания относительно понятия «электрическое поле»;
формирование представлений о теориях дальнодействия и близкодействия в науке;
исследовать его свойства;
изучить основные характеристики электрического поля и способы его представления.

Метапредметные:

развитие навыков и умения смыслового чтения, самостоятельной работы в группе и индивидуально;
развитие умения отражать результаты своей деятельности в устной и письменной форме;
развитие логического мышления;
развитие умения преодолевать трудности при достижении поставленной цели;
развитие познавательного интереса.

Личностные:

способность увязать учебное содержание с собственным жизненным опытом;
содействовать развитию коммуникативной культуры;
воспитание ответственного отношения к учению.

Тип урока:

по дидактической цели: изучение нового материала;
по способу организации: сочетание различных способов (беседа и практическая работа);
по ведущему методу обучения: проблемный.

Метод обучения: проблемный.

Средства обучения:

учебник: Физика. 10 класс: базовый уровень / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. Н. А. Парфентьевой. М. : Просвещение, 2014. — 416 с.
оборудование: штатив, гильза из фольги на нити, пластмассовая линейка, шерсть, шелк;
мультимедийный проектор, компьютерная презентация.

Ход урока

Организационный момент

Учитель приветствует и настраивает учащихся на продуктивную работу.

Ученики приветствуют учителя, проверяют свою готовность к уроку, настраиваются на учебную деятельность.

Постановка учебной проблемы, цели и темы урока

Учитель просит учащихся вспомнить, что изучали на последних уроках физики, какие законы узнали. Учащиеся вспоминают про законы взаимодействия электрических зарядов, закон сохранения электрического заряда, закон Кулона для расчета силы взаимодействия. Учитель предлагает учащимся решить для актуализации знаний несколько задач из задачника Марон Е.А.

А) Два одинаковых металлических шарика, имеющих заряды 9 ∙ 10 ^-8 Кл и 3 ∙ 10 ^-8 Кл, приведены в соприкосновение и разведены на прежнее расстояние. Определите отношение модулей сил взаимодействия шариков до и после взаимодействия. (Ответ: 0,75)

Б) Два закрепленных заряда 1,1 ∙ 10 ^-9 Кл и 4,4 ∙ 10 ^-9 Кл находятся на расстоянии 12 см друг от друга. Где надо поместить третий заряд, чтобы он находился в равновесии? (Ответ: на расстоянии 4 см от первого заряда, на прямой, соединяющей эти заряды)

Учитель спрашивает, знают ли учащиеся, как осуществляется взаимодействие между точечными электрическими зарядами? На основе этого можно сформулировать цель урока: узнать, как осуществляется взаимодействие между точечными электрическими зарядами.

Организация командной работы

Учащиеся делятся на три команды: представители теории дальнодействия, представители теории близкодействия и критики. Каждая команда знакомится с текстом и подготавливает выступление в поддержку своей теории. Выступление должно содержать основные принципы теории и их экспериментальное подтверждение. Представлять выступление команды должны минимум два человека: «теоретик» и «экспериментатор». Команда критиков готовит вопросы к выступающим командам по тексту обеих теорий. Учащиеся работают с текстом из учебника: команда «Близкодействие» с. 290, команда «Дальнодейсвтие» с. 291, критики с. 290-291, готовят эксперименты для подтверждения своей теории.

Изучение нового материала. Творческое применение знаний

Примерное выступление учащихся команды «Близкодействие»:

согласно теории близкодействия взаимодействие между удалёнными друг от друга телами всегда осуществляется с помощью промежуточных звеньев (или среды), передающих взаимодействие от точки к точке.

Например, водитель автобуса заставляет дверь открыться, нажимая на кнопку и направляя так сжатый воздух в цилиндр, управляющий механизмом двери. Т.е. между водителем и дверью существует непрерывная соединительная линия, в каждой точке которой совершается некий физический процесс. Именно с помощью этого процесса, распространяющегося от точки к точке, происходит передача действия, причём не мгновенно, а стой или иной скоростью.

Для объяснения происхождения электромагнитных сил были придуманы невидимые истечения, окружающие планеты и магниты; незримые атмосферы вокруг наэлектризованных тел.

Учащиеся команды «Критиков» задают вопросы:

есть ли экспериментальное подтверждение?
если есть частицы или «истечение» какова их масса?
почему не меняется масса тел при электризации?

Учащиеся команды «Близкодействия» пробуют ответить на поставленные вопросы.

Выступление команды «Дальнодействие»: всякое взаимодействия осуществляется мгновенно и через пустоту, то есть действие со стороны любых тел может передаваться мгновенно на сколь угодно большие расстояния. Рассмотрим примеры, подтверждающие эту теорию: пластмассовая линейка, потертая о шерсть, притягивает к себе гильзу из фольги даже на расстоянии.

Учащиеся команды «Критиков» задают вопросы: будет ли притягиваться гильза в космосе в вакууме?

Учащиеся команды «Дальнодействия» пробуют ответить на поставленные вопросы.

Подведение итогов. Рефлексия

Учитель подводит итоги: на экран выведены основные положения обеих теорий. Учитель предлагает голосованием выбрать ту теорию, которая кажется более достоверной. В зависимости от исхода голосования учитель должен подвести учащихся к осознанию того, что электрическое поле — это та материя, которая передает взаимодействие между заряженными телами.

Необходимо чтобы учащиеся самостоятельно ответили на вопрос, заданный в начале урока: как осуществляется взаимодействие между точечными электрическими зарядами?

Учитель выставляет оценки за работу в классе.

Домашнее задание: прочитать параграфы 87, 88, ответить на вопросы со с. 294

Список использованной литературы и источников:

Физика. 10 класс: базовый уровень / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. Н. А. Парфентьевой. М. : Просвещение, 2014. — 416 с.
Физика. 10 класс. Опорные конспекты и разноуровневые задания. Марон Е.А. СПб.: 2013. — 96 с.
https://infourok.ru/urok-v-klasse-po-teme-elektricheskoe-pole-1037552.html
https://znanio.ru/media/konspekt_uroka_blizkodejstvie_i_dalnodejstvie_elektricheskoe_pole-224432

Электрическое поле: деление электрического заряда и электроскоп. План-конспект урока по физике (8 класс) на тему: Делимость электрического заряда

Предварительный просмотр:

Басыров Ильсур Минниахметович

учитель физики

МБОУ «Излучинская ОСШУИОП №1»

пгт. Излучинск, Нижневартовский район,

ХМАО-Югра, Тюменская область.

Урок физики в 8 классе на тему:

«Делимость электрического заряда. Электрон. Строение атомов»

Цель урока:

Образовательная: Убедить учащихся в делимости электрического заряда. Дать представление об электроне, как частице с наименьшим электрическим зарядом. Познакомить учеников со строением атома, планетарной моделью атома по Томсону и Резерфорду.

Развивающая: систематизировать и обобщить знания учащихся о понятии “электрический заряд”, “сила тяжести”;

развивать внимание и любознательность путём выполнения опытов при объяснении нового материала;

формировать умения объяснять окружающие явления, происходящие в природе.

Воспитательная: вырабатывать устойчивое внимание при объяснении нового теоретического материала; развивать правильную речь, используя физические термины; достичь высокой активности и организации класса.

Демонстрации:

Делимость электрического заряда.
Перенос заряда с заряженного электроскопа на незаряженный с помощью пробного шарика.
Планетарная модель атома по Резерфорду(1С: репетитор по физике) .
Таблица «Периодическая система химических элементов Менделеева».
Урок сопровождается презентацией «Электрон. Строение электрического заряда.»

План урока:

Организационный момент;
Повторение изученного материала;
Изучение нового материала;
Закрепление изученного материала;
Домашнее задание.

Ход урока:

Организационный момент.

Здравствуйте ребята! Сегодня у вас урок физики буду вести я. Меня зовут Ильсур Минниахметович, я сегодня к вашим услугам. Думаю что мы с вами сработаемся! Меня не надо боятся и всех остальных тоже. В конце урока все по достоинству получат оценки. А как видно здесь только достойные собрались! Так что… Все давайте начнем работу.

Повторение изученного материала.

Повторим материал, изученный на предыдущем уроке. Проведем краткую самостоятельную работу. Я вам раздам карточки, а вы в тетрадях для тестовых работ выполните следующие задания. У вас 3 минуты.

Вариант 1

Как взаимодействуют между собой тела, имеющие разноименные заряды? Приведите примеры.
Как взаимодействуют между собой две стеклянные палочки, натертые шелком?

Вариант 2

Можно ли при электризации трением зарядить только одно из соприкасающихся тел? Ответ обоснуйте.
Отрицательно заряженное тело притягивает подвешенный на нити шарик, а положительно заряженное тело — отталкивает. Можно ли утверждать, что шарик заряжен? Если да, то каков знак заряда?

III. Изучение нового материала.

План изложения нового материала:

Делимость электрического заряда;
Электрон;
Модели атома, существовавшие до начала XIX в;
Опыты Резерфорда;
Ядерная модель атома Резерфорда.

На доске написать тему: Делимость электрического заряда. Электрон. Строение атома Презентация(Электрон. Строение электрического заряда.ppt)

Делимость электрического заряда . Демонстрация опыта: Возьмем два электроскоп, один из которых зарядим эбонитовой палочкой потертой о шерсть, соединим проводником оба электроскопа.

Демонстрируя опыт по переносу заряда с заряженного электроскопа на незаряженный, вопрос классу:

Как вы думаете, можно ли электрический заряд делить бесконечно? (Выслушиваются предположения учащихся.)

Возникают вопросы: как долго можно дробить первоначальный заряд? Существует ли предел подобного деления? Школьные электрометры — не очень чувствительные приборы. Довольно скоро их заряд настолько уменьшится, что электрометр перестанет его фиксировать. Чтобы ответить на эти вопросы нужно проводить более сложные и точные опыты. Их провели два физика: российский ученый Абрам Федорович Иоффе и американский ученый Роберт Милликен.

Изучая действие электрического поля на мельчайшие заряженные пылинки цинка, которые можно было наблюдать только в микроскоп, установил очень важную закономерность: заряд пылинок изменялся только в целое число раз (в 2, 3, 4 и т. д.) от какого-то наименьшего его значения. Этот результат можно объяснить только так: к пылинке цинка присоединяется или от нее отделяется только наименьший заряд (или целое число таких зарядов).

Вопрос классу:

Так, могут ли тела или частицы иметь заряд в 1,5 раза больше или меньше наименьшего заряда?

Электрон . Из этого опыта был сделан вывод о существовании в природе частицы, имеющей наименьший заряд, который более не делился. Эту частицу назвали электроном .

Электрон обладает массой и энергией. Масса электрона составляет 9,1 10 -31 кг. Заряд принято обозначать буквой q . За единицу электрического заряда принят один кулон (обозначается 1 Кл). Эта единица названа в честь французского физика Шарля Кулона открывший основной закон взаимодействия электрически заряженных тел.

Значение заряда электрона определил американский ученый Роберт Милликен. Он установил, что электрон имеет отрицательный заряд, равный 1,6* 10 -19 Кл.

Мы знаем, что все тела состоят из молекул, а молекулы из атомов. Значит, внутри атома находится электрон. Он ведь должен где — то находится! А если внутри атома находится электрон, то какой заряд будет иметь атом? Правильно отрицательный. Возможно ли такое??? А мы с вами установили, что имеется два рода заряда – отрицательный и положительный. И при этом одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Так если атом будет иметь отрицательный заряд, то, что будет? Правильно, все атомы будут отталкиваться друг от друга! Такого молекулярного строения не было! А атом должен быть заряжен. Нет. Так что вы думаете, только один электрон там сидит в нутрии атома? Правильно, нет! Каждому действию есть противодействие. Отрицательному заряду есть противодействие положительный заряд. И чему должен быть равен положительный заряд, чтобы итого атом был нейтральным, т. е. не имел заряда? Правильно заряд положительной частицы должен быть равен +1,6*10 -19 Кл. А если так, то нас все устраивает! Правильно? А как интересно устроен атом?

Модели атома, существовавшие до начала XIX в. В начале века в физике бытовали самые разные и часто фантастические представления о строении атома.

Например, ректор Мюнхенского университета Фердинанд Линдеман в 1905 г. утверждал, что «атом кислорода имеет форму кольца, а атом серы -форму лепешки».

Продолжала жить и теория «вихревого атома» лорда Кельвина, согласно которой атом устроен подобно кольцам дыма, выпускаемым изо рта опытного курильщика.

Но большинство физиков склонялись к мысли, что прав Дж. Дж. Томсон: атом — равномерно положительно заряженный шар диаметром 10 -8 см, внутри которого плавают отрицательные электроны, размеры которых 10 -11 см. Сам Томсон относился к своей модели без энтузиазма.

Джон Стоней еще в 1891. г. предполагал, что электроны движутся вокруг атома, подобно спутникам планет. Японский физик Хантаро Насаока в 1903 г. говорил, что атом представляет своего рода сложную астрономическую систему, подобно кольцу Сатурна.

Вопрос о строении атома изучали и русские физики: Петр Николаевич Лебедев и известный ученый-народник Николай Морозов.

Ни один из сторонников идеи планетарного атома не мог подтвердить опытом. Такой опыт в 1909 г. поставил Эрнест Резерфорд.

Опыт Резерфорда . Английский физик Эрнест Резерфорд, исследуя
излучение радиоактивных веществ, особое внимание уделил излучению,
состоящему из положительно заряженных частиц, называемых
альфа — частицами. Он установил, что каждая а- частица, попадая на экран из сернистого цинка, вызывает вспышку света. Испытав рассеяние в золотой
фольге, а — частицы ударялись, затем в экран и регистрировались с помощью
микроскопа.

Согласно предложенной Томсоном модели атома, а- частицы должны были бы свободно проходить сквозь атомы золота и только отдельные а- частицы могли слегка отклоняться в электрическом поле электрона. Поэтому следовало ожидать, что пучок а- частиц при прохождении через тонкую фольгу слегка расплывется на небольшие углы. Такое рассеивание на малые углы действительно наблюдалось, но совершенно неожиданно оказалось, что примерно одна а- частица из 20 000, падающих на золотую фольгу толщиной всего лишь 4 10 -5 см, возвращается назад в сторону источника.

Резерфорду понадобилось несколько лет, чтобы окончательно понять столь неожиданное рассеяние а- частиц на большие углы. Он пришел к выводу, что положительный заряд атома сосредоточен в очень малом объеме в центре атома, а не распределен по всему атому, как в модели Томсона.

Ядерная модель атома Резерфорда . Резерфорд предложил ядерную («планетарную») модель атома:

Атомы любого элемента состоят из положительно заряженной части, получившей название ядра;

В состав ядра входят положительно заряженные элементарные частицы — протоны (позднее было установлено, что и нейтральные нейтроны )

Вокруг ядра вращаются электроны, образующие так называемую электронную оболочку.

IV Закрепление изученного (презентация):

Можно ли электрический заряд делить бесконечно? Имеет ли электрический заряд предел делимости?
Как назвали частицу с самым малым зарядом? Что вы знаете о заряде и массе электрона?
Какие частицы входят в состав ядра?
Как образуются положительные и отрицательные ионы?
Рассчитайте количество протонов, нейтронов и электронов в атоме натрия.
От атома гелия отделился один электрон. Как называется оставшаяся частица? Каков ее заряд?
Рассмотрение таблицы Менделеева. (Таблица Менделеева Периодическая система химических элементов Д.И.Менделеева.html)

V Домашнее задание

§29,30 учебника; ответить на вопросы к параграфу.

2. Упражнение 11 № 1,2.

Материал для учителя

Роберт Эндрус Милликен (1868-1953 гг.)

Предложение заняться преподаванием физики в подготовительной школе Огайо застало Милликена врасплох. С одной стороны, дополнительный заработок казался совсем не лишним, а с другой — его знания в области физики были весьма скудными. Тем не менее, предложение было принято, и с 1891 по 1893 гг. Милликен преподавал физику, восполняя пробелы в своих знаниях по учебникам. Абердинский колледж присудил ему за этот курс степень магистра, а конспекты занятий, посланные руководством в Королевский колледж, принесли Милликену стипендию, благодаря чему Роберт смог продолжить образование.

Одно лето он провел в Чикагском университете у Альберта Майкельсо-на, тонкого знатока физического эксперимента. После этого Милликен окончательно решил стать физиком. После защиты диссертации на соискание ученой степени доктора философии по физике Милликен отправился в Европу. После поездки в Америку Роберт стал ассистентом Майкельсона и работал в Чикагском университете. Именно тогда он создал для средних школ и колледжей первые американские учебники физики.

Вскоре Милликена захватила интереснейшая, но необычайно трудная задача по определению заряда электрона, открытого в 1897 г. английским физиком Джозефом Джоном Томсоном (1856-1940), который сумел найти только отношение заряда этой частицы к ее массе.

Построив мощную батарею для создания сильного электрического поля, Милликен разработал метод «заряженной капли». Ему удалось «подвесить» между обмотками конденсатора несколько капель масла и удержать их в течение 45 с до полного испарения.

В 1909 г. Милликен установил, что заряд капли равен одной и той же величине е — заряду электрона. За свои заслуги Милликен был удостоен Нобелевской премии.

Абрам Федорович Иоффе (1880-1960)

Трудно представить какого-либо ученого, который сыграл бы в организации отечественной науки роль более значительную, чем академик Иоффе. Он создал школу, соизмеримую с теми, которые в разные годы были созданы Н. Борном и Э. Резерфордом. Им было воспитано несколько поколений российских физиков XX века, среди которых такие светила, как П. Капица, И. Семенов, И. Курчатов, А. Александров. Вполне обоснованно его называли в официальных публикациях «отцом советской физики».

Абрам Федорович родился 29 октября 1880 года в городе Ромны Полтавской губернии. В 1897 году, закончив Роменское реальное училище, он поступает в Санкт-Петербургский технологический институт. Получив диплом инженера-технолога, юноша решает продолжить образование и в 1901 г. отправляется для приобретения опыта в постановке экспериментов к В. Рентгену в г. Мюнхен. Лаборатория Рентгена поразила его. Эксперименты, которые он там проводит, успешны, а результаты настолько впечатляющи, что Абрам Иоффе задерживается в Мюнхене до 1908 года, хотя первоначально планировал стажироваться в течение одного года. Средства к существованию дает ему работа ассистента на кафедре физики.

По возвращении на родину Абрам Иоффе начинает свой трудовой путь старшим лаборантом в Санкт-Петербургском политехническом институте. В течение девяти лет защищает сначала магистерскую, а затем и докторскую диссертацию. В 1913-1915 гг. молодой исследователь избирается профессором физики, параллельно с преподавательской работой в политехническом, периодически читает лекции в Горном институте по физике. Одновременно он ведет научную работу.

Именно под его руководством создается знаменитый Физико-технологический институт.

Большая часть российских физиков XX века, оставившая след в этой науке, прямо или косвенно, ученики Иоффе или ученики его учеников. Благодаря своей необычайной общительности и открытости Абрам Федорович находился в приятельских отношениях со многими мировыми светилами. Так, например, англичанин Д. Чедвик, впоследствии Нобелевский лауреат, открыв в 1932 году нейтрон, телеграфировал об этом Иоффе.

О своих многочисленных встречах с зарубежными коллегами Абрам Федорович написал прекрасные воспоминания, которые, к сожалению, были опубликованы уже после смерти.

Скончался академик,Иоффе 14 октября 1960 года. Герой Социалистического труда, орденоносец, почетный член Академии наук и физических обществ многих стран мира, Абрам Иоффе, прежде всего, был Учителем с большой буквы.

Эрнест Резерфорд

Эрнест родился 30 августа 1871 г. вблизи г. Нелсон (Новая Зеландия) в семье переселенца из Шотландии. Эрнест был четвертым из 12 детей. Мать работала сельской учительницей. Отец организовал деревообрабатывающее предприятие. Под руководством отца мальчик получил хорошую подготовку для работы в мастерской, что впоследствии помогало ему при конструировании и постройке научной аппаратуры. Окончив школу в Хавелоке, где в это время жила семья, он получил стипендию для продолжения образования в колледже Нелсон, куда поступил в 1887 г. В колледже на него оказали большое влияние его учителя: преподаватели физики, химии и математики.

Его магистерская работа касалась обнаружения высокочастотных волн.

В 1891 г., будучи студентом 2-го курса, Эрнест выступил в кружке с докладом «Эволюция элементов». Название доклада удивило всех слушателей. Он заявил, что все атомы — сложные вещества и построены из одних и тех же составных частей. Большинство участников кружка посчитало доклад лишенным здравого смысла. Но через 12 лет молодой ученый уже имел первые неопровержимые экспериментальные доказательства.

В 1903 г. его избирают членом Лондонского Королевского общества, а в 1907 г. Эрнест возвращается в Англию и занимает должность профессора кафедры физики Манчестерского университета. В университете Резерфорд вместе с Гейгером развернул работы по подсчету А-частиц с помощью сцинтилляционного метода. В 1908 г. Резерфорд становится Нобелевским лауреатом за исследование радиоактивных элементов.

С 1925-1930 гг. Эрнест Резерфорд — президент Королевского общества, а в 1931 г. получил титул барона и стал лордом. Школа Резерфорда становится самой большой в Манчестере.

В 1937 г. 19 октября умер Эрнест Резерфорд. Его смерть стала огромной утратой для науки.

«С уходом из жизни Эрнеста закончился путь одного из величайших людей, работавших в науке. Безграничный энтузиазм и неутомимое дерзание Резерфорда вели его от открытия к открытию», говорил про Эрнеста Н. Бор.

Делимость электрического заряда. Опыт, подтверждающий делимость электрического заряда. Электронно-ядерная модель атома.

Зарядим один электроскоп, а второй нет, соединим их проволокой, заметим, что половина заряда первого передалась второму. Значит эл. заряд можно делить. Если к первому электроскопу, на котором осталась половина первоначального заряда, снова присоединить незаряженный электроскоп, то на нем останется ¼ от первоначального заряда.

Известно, что в обычном состоянии молекулы и атомы не имеют электрического заряда. Следовательно, нельзя объяснить электризацию их перемещением. Если же предположить, что в природе существуют частицы, имеющие электрический заряд, то при делении заряда должен быть обнаружен предел деления. Это значит, что должна существовать частица с наименьшим зарядом.

Существует ли предел деления заряда? Не может ли получиться заряд такой величины, который уже не поддается дальнейшему делению?

Для деления заряда на маленькие порции его следует передавать не шарам, а маленьким крупинкам металла или жидкости. После чего измеряли заряд, полученный на этих маленьких телах. Опытами было установлено, что возможно получить заряд, который в миллиарды миллиардов раз меньше, чем в рассмотренных нами опытах. Но дальше определенной величины заряд разделить не удавалось. Это позволило предположить, что существует заряженная частица, которая имеет самый малый заряд, который разделить невозможно.

Электрон очень мал. Масса электрона равна 9,1 × 10 -31 кг. Эта масса примерно в 3700 раз меньше массы молекулы водорода, которая является наименьшей из всех молекул.

Электрический заряд – это одно из основных свойств электрона. Нельзя представить, что этот заряд можно снять с электрона. Они неотделимы друг от друга.

Электрический заряд – это физическая величина. Она обозначается буквой q. За единицу электрического заряда принят кулон (Кл). Эта единица названа в честь французского физика Шарля Кулона.

Электрон – частица с наименьшим отрицательным зарядом. Его заряд равен 1,6 × 10 -19 Кл.

*Впервые определить заряд электрона удалось учёным Иоффе и Милликену.

Закон Кулона — сила взаимодействия точечных заряженных тел прямопропорциональна произведению зарядов этих тел и обратнопропорциональна квадрату расстояния между ними.

Точечно заряженные тела – тела, размерами которых в условии данной задачи можно пренебречь.

Заряд ядра равен по абсолютному значению общему заряду электронов атома, можно предположить заряженные частицы. Их назвали протонами. Каждый протон имеет массу, в 1840 раз большую, чем масса электрона. Атом в целом не имеет заряда , он нейтрален, потому что положительный заряд его ядра равен отрицательному заряду всех его электронов.

Атом – это мельчайшая частица вещества, наименьшая часть химического элемента, являющаяся носителем его химических свойств.

Э. Резерфорд установил, что внутри атома находятся положительно заряженное ядро, а снаружи – электрон.

*Ядро меньше атома в 10 тысяч раз.

*Масса атома практически равна массе его ядра.

Положительный ион – атом, потерявший электрон.

Отрицательный ион – атом, присоединивший один или несколько электронов.

Протон – ядро атома, который несёт один элементарный заряд.

Нейтрон – элементарная частица, не имеющая электрического заряда.

Протоны и нейтроны называют нуклонами – частицами ядра.

Валентные электроны – электроны, расположенные на внешнем слое.

Изотоп – это химический элемент с одинаковым количеством протонов и электронов, но с разным количеством нейтронов.

Опыты Н. Бора определили, что электроны в атомах располагаются слоями-оболочками (энергетическими уровнями. 1 уровень=2 электрона, 2 ур.=8, 3ур.=18, 4 ур.=32)

Цели урока:

показать, что электрический заряд можно делить на части;
познакомить учащихся с электроном;
познакомить учащихся с планетарной моделью атома по Резерфорду;
развивать способности учащихся анализировать, сравнивать, делать выводы.
развивать мышление учащихся.

Наглядные пособия и оборудование:

презентация;
мультимедийный проектор;
электроскопы, металлическая проволока с изолированной ручкой, стеклянная и эбонитовая палочки, куски меха, шёлка;
«султаны» на подставке, электрофорная машина;
таблица «Периодическая система химических элементов Менделеева».

Ход урока

Актуализация знаний

Наэлектризуем «султан» с помощью электрофорной машины. Почему полоски «султана» разошлись в разные стороны?

Сообщим двум «султанам» с помощью электрофорной машины сначала разноимённые заряды, а затем одноимённые. Объясните наблюдаемые явления. Почему в первом случае полоски «султанов» притягиваются, а во втором — отталкиваются?

Как называется прибор?

Коснёмся шара электроскопа наэлектризованной палочкой из стекла. Почему отклоняется стрелка электроскопа

С помощью чего осуществляется электрическое взаимодействие заряженных тел?

Разгадаем кроссворд и узнаем, о чём мы сегодня будем говорить на уроке. (Слайд 1)

Способ сообщения телу электрического заряда.

Вещество, которое не проводит электричество.

Вещество, которое хорошо проводит электричество.

Прибор, служащий для обнаружения и измерения электрического заряда.

Делимость электрического заряда.

Зарядим электроскоп, при помощи металлической проволоки соединим его с незаряженным электроскопом.

Что произошло? Почему?

(Половина заряда первого шара перешла на второй, заряд разделился на две равные части) Повторим опыт. Заряд первого шара ещё уменьшился в два раза. На первом электроскопе останется от первоначального заряда. значит, электрический заряд может делится.

Как вы думаете, можно ли заряд делить бесконечно?

Почему? Существует ли предел деления заряда?

Русский учёный А. Ф. Иоффе и американский учёный Р. Милликен доказали, что это деление имеет предел. Был сделан вывод о существовании в природе частицы, имеющей наименьший отрицательный заряд. (Слайд 3) Эту частицу назвали электроном. (Слайд 4)

Электрон — элементарная частица, имеющая отрицательный заряд.

Частица, имеющая наименьший положительный заряд, называется протоном.

Электроны и протоны входят в состав атома.

Заряд протона равен по модулю заряду электрона.

Учёный Резерфорд экспериментально обосновал планетарную модель атома (Слайд 5):

в центре атома находятся положительно заряженное ядро;
вокруг ядра движутся отрицательно заряженные электроны.

Как вы думаете, почему модель атома называется планетарной?

Ядро состоит из протонов и нейтронов.

Какой заряд имеют протоны? Нейтроны? Как вы думаете, имеет ли атом электрический заряд?

Число электронов равно числу протонов, значит заряд ядра равен по модулю заряду электронов, следовательно, атом нейтрален.

Массы протона и нейтрона во много раз больше массы электрона, поэтому масса атома сосредоточена в ядре.

Атомы разных элементов отличаются друг от друга числом протонов, нейтронов и электронов.

Найдите в таблице Менделеева алюминий. (Слайд 6)

Чему равен порядковый номер алюминия? Чему равна его атомная масса?

Определите состав атомов водорода, гелия, лития. (Слайды 7,8,9) Модель какого атома изображена на рисунке? (Слайд 10) Почему атом нейтрален?

Атом, потерявший один или несколько электронов, будет иметь положительный заряд. Его называют положительным ионом.

Атом, присоединивший один или несколько электронов, будет иметь отрицательный заряд. Его называют отрицательным ионом. (Слайд 11)

Закрепление изученного материала.

Проверим, как вы усвоили тему сегодняшнего урока. (Слайд 12,13)

В центре атома находится ______

Вокруг ядра движутся ___________

Ядро атома состоит из ____________________

Ядро имеет _______________ заряд.

Электроны имеют ______________ заряд.

Протоны имеют _______________ заряд.

Нейтроны имеют _______________ заряд.

Атом имеют _______________ заряд.

Атом, потерявший один или несколько электронов, называется ________________

Атом, присоединивший один или несколько электронов, называется _____________

Определите состав атома и заполните таблицу (Слайд 14):

Домашнее задание: Параграф 29,30, упражнение 11.

Если вы походили в одежде из синтетической ткани, то очень вероятно, что вскоре вы ощутите не очень приятные последствия от такого занятия. Ваше тело наэлектризуется и, здороваясь с другом или дотрагиваясь до дверной ручки, вы ощутите острый укол тока.

Это не смертельно и не опасно, но не очень-то приятно. Каждый хотя бы раз в жизни сталкивался с подобным явлением. Но частенько мы узнаем, что наэлектризовались, уже по последствиям. Можно ли узнать, что тело наэлектризовано каким-нибудь более приятным способом, чем укол тока? Можно.

Для чего нужны электроскоп и электрометр?

Самый простой прибор для определения наэлектризованности – электроскоп. Принцип действия его очень прост. Если дотронуться до электроскопа телом, обладающим каким-либо зарядом, то этот заряд передастся металлическому стержню с лепестками внутри электроскопа. Лепестки приобретут заряд одного знака и разойдутся, отталкиваемые одноименным зарядом друг от друга. По шкале можно будет увидеть размер заряда в кулонах. Есть еще разновидность электроскопа – электрометр. Вместо лепестков на металлическом стержне в нем укреплена стрелка. Но принцип действия тот же – стержень и стрелка заряжаются и отталкиваются друг от друга. Величина отклонения стрелки показывает на шкале уровень заряда.

Деление электрического заряда

Возникает вопрос – если заряд может быть разным, значит, существует какая-то величина наименьшего заряда, который нельзя разделить? Ведь можно же уменьшать заряд. Например, соединив заряженный и незаряженный электроскопы проволокой, мы разделим заряд поровну, что и увидим на обоих шкалах.(-19) Кл (Кулона). Эта величина в миллиарды раз меньше величины заряда, который мы получаем, наэлектризовав волосы расческой.

Сущность электрического поля

Еще один вопрос, который возникает при изучении явления электризации, заключается в следующем. Чтобы передать заряд, нам надо прикоснуться непосредственно наэлектризованным телом к другому телу, но чтобы заряд подействовал на другое тело, непосредственный контакт не нужен. Так, наэлектризованная стеклянная палочка притягивает к себе кусочки бумаги на расстоянии, не дотрагиваясь до них. Может, это притяжение передается по воздуху? Но опыты показывают, что в безвоздушном пространстве эффект притяжения остается. Что же это тогда?

Это явление объясняют существованием вокруг заряженных тел определенного вида материи – электрического поля. Электрическому полю в курсе физики 8 класса дают следующее определение: электрическое поле – это особый вид материи, отличающейся от вещества, существующий вокруг каждого электрического заряда и способный действовать на другие заряды. Честно говоря, до сих пор нет однозначного ответа, что это такое, и каковы его причины. Все, что мы знаем об электрическом поле и его воздействии, установлено опытным путем. Но наука движется вперед, и хочется верить, что и данный вопрос когда-нибудь разрешится до полной ясности. Тем более, что хотя мы и не до конца понимаем природу существования электрического поля, тем не менее, мы уже довольно неплохо научились использовать это явление на благо человечества.

Слайд 2

Повторим и вспомним: Какие тела называются наэлектризованными? (тела, которые после натирания приобретали свойство притягивать к себе другие тела) Какие два рода электрических зарядов существуют в природе? (в природе существуют положительный и отрицательный заряды) Как они взаимодействуют? (одноимённые заряды отталкиваются друг от друга, а разноимённые притягиваются)

Слайд 3

Электризация тел может осуществляться не только трением. Проведём следующий опыт. Подвесим на шёлковой нити лёгкую гильзу из алюминиевой фольги и прикоснёмся к ней наэлектролизованной палочкой. Мы увидим, что после касания гильза начинает отталкиваться от палочки. Это означает, что гильза и палочка имеют одноимённый заряд.

Слайд 4

Откуда же взялся электрический заряд на гильзе? Очевидно, часть электрического заряда с наэлектризованной палочки перешла на гильзу. Следовательно, при соприкосновении двух тел электрический заряд может частично переходить с заряженного тела на незаряженное.

Слайд 5

Наличие на каком-либо теле электрического заряда можно обнаружить с помощью специального прибора, называемого электроскопом (от греч. электрон и скопео – смотреть, наблюдать). В электроскопе через пластмассовую пробку 5, вставленную в металлический корпус 1, пропущен металлический стержень 3. На конце его подвешанны два лёгких металлических листочка 4. Корпус с обоих сторон закрыт стёклами 2.

Слайд 6

Если стерженя электроскопа коснуться заряженным телом, то листочки разойдутся. Значит, они зарядились одноимённым зарядом. Причём, угол расхождения листочков зависит от заряда, который был им сообщён. Чем больше этот заряд, тем сильнее они будут отталкиваться друг от друга, и тем на больший угол они разойдутся.

Слайд 7

Если к заряженному электроскопу поднести одноимённо заряженное тело, как электроскоп, то его листочки разойдутся сильнее. Приближая к электроскопу тело заряженное противоположным по знаку зарядом, угол между листочками электроскопа уменьшится

Слайд 8

Существует другой вид электроскопа, называемый электрометром. Вместо листочков на металлическом стержне укреплена стрелка. Поворот стрелки объясняется тем, что при соприкосновении заряженного тела со стержнем электрометра электрические заряды распределяются по стрелке и стержню. Силы отталкивания, действующие между одноимёнными электрическими зарядами на стержне и стрелке, вызывают поворот стрелки

Слайд 9

Опыт показывает, что при увеличении электрического заряда на стержне угол отклонения стрелки от вертикального положения увеличивается. Следовательно, по изменению этого угла можно судить об увеличении или уменьшении электрического заряда, переданного стержню электрометра.

Слайд 10

Если зарядить один из двух одинаковых электрометров и соединить приборы металлическим стержнем, то окажется, что отклонение стрелки первого электрометра несколько уменьшится, зато отклонится стрелка второго электрометра. В результате стрелки обоих приборов отклонятся на один и тот же угол. Как объяснить данное явление?

Слайд 11

Если предположить, что металл является веществом, по которому свободно перемещаются электрические заряды, то от заряженного электрометра по металлическому стержню половина заряда могла перейти к незаряженному электрометру. В результате они оба оказались одинаково заряженными, и их стрелки отклонились на одинаковые углы.

Слайд 12

Вещества, которые способны проводить электрические заряды, называются проводниками. Металлы, а также растворы солей и кислот в воде являются хорошими проводниками.

Слайд 13

Тело человека также проводит электричество. Если коснуться заряженного предмета, например, шара электрометра рукой, то этот предмет разрядится. Через руку электрический заряд перейдёт к человеку

Слайд 14

Если электрометры соединить стеклянной палочкой, то никаких изменений не произойдёт. То есть стекло не позволяет электрическим зарядам свободно перемещаться с одного тела на другое.

Электрическое поле и его характеристики

Электрические заряды не действуют непосредственно друг на друга. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле вызывает силовое воздействие на другие заряженные тела.

Главное свойство электрического поля — действие на электрические заряды с некоторой силой. Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется благодаря электрическому полю, которое окружает заряженные тела.

Электрическое поле, которое окружает заряженное тело, можно исследовать с помощью так называемого пробного заряда — небольшого по величине точечного заряда, не вносит заметного перераспределения исследуемых электрических полей.

Для количественного определения электрического поля вводят силовую характеристику электрического поля — напряженность электрического поля.

Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:

E = F / q

Напряженность электрического поля — векторная физическая величина. Направление вектора E совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.

Электрическое поле неподвижных и не меняющихся со временем зарядов называют электростатическим.

Если с помощью пробного заряда исследуют электрическое поле, созданное несколькими заряженными телами, то результирующая сила будет равна геометрической сумме сил, действующих на пробный заряд со стороны каждого заряженного тела в частности. Итак, напряженность электрического поля, которое создано системой зарядов в некоторой точке пространства, равна векторной сумме напряженностей электрических полей, созданных в той же точке каждым зарядом в частности:

E = E1 + E2 + E3 + …

Это свойство электрического поля свидетельствует, что для электрического поля подтверждается принцип суперпозиции.

По закону Кулона, напряженность электростатического поля, которое создано точечным зарядом Q на расстоянии r от него, равна по модулю:

E = kQ/r2

Это поле называют кулоновским.

В кулоновском поле направление вектора E зависит от знака заряда Q:

если Q> 0, то вектор E направлен вдоль радиуса от заряда,

если Q <0, то вектор E направлен вдоль радиуса в сторону заряда.

Электростатическое поле изображают с помощью силовых линий.

Эти линии проводят так, чтобы направление вектора в каждой точке совпадало с направлением касательной к силовым линиям (рис. 1). При изображении электрического поля с помощью силовых линий, их плотность должна быть пропорциональной модулю вектора напряженности электрического поля.

Силовые линии кулоновских полей положительного и отрицательного точечных зарядов изображены на рис. 2. Так как электростатическое поле, созданное любой системой зарядов, можно представить как суперпозицию кулоновских полей точечных зарядов, изображенных на рис. 2. Поля изображенные на данном рисунке можно рассматривать как элементарные структурные единицы («кирпичики») любого электростатического поля.

Как пример применения принципа суперпозиции полей рассмотрим поле электрического диполя. Электрический диполь — это система двух одинаковых по модулю зарядов разного знака q и-q, росташованих на некотором расстоянии l. На рис. 3 изображен картину силовых линий дипольного поля.

Важной характеристикой электрического диполя является так называемый дипольный момент р:

р = lq,

где l — вектор, направленный от отрицательного заряда к положительного.

Диполь может служить электрической моделью многих молекул.

Электрическим дипольным моментом обладает, например, нейтральная молекула воды (h3O), так как центры двух атомов водорода расположены не на одной прямые с центром атома кислорода, а под углом 105 ° (рис. 4). Дипольный момент молекулы воды p = 6,2 • 10-30 Кл • м.

Во многих задачах электростатики нужно по заданному разподилом зарядов определить электрическое поле Е. Пусть, например, нужно найти электрическое поле длинной однородно заряженной нити (рис. 5) на расстоянии R от нее.

Рис.5 Электрическое пле безграничного равномерно заряженного стержня.

Поле в точке наблюдения P можно представить как суперпозицию кулоновских полей, которые создают малые элементы Δx нити, с зарядом τΔx, где τ — заряд нити на единицу длины. Задача сводится к суммирования (интегрирования) элементарных полей ΔЕ. Результирующее поле равно:

Е = τ/2πε0 ∙ R.

Вектор Е везде направлен вдоль радиуса R. Это следует из симметрии задачи. Уже этот простой пример показывает, что прямой путь определения поля с заданным распределением зарядов приводит к громоздким математических расчетов. В некоторых случаях можно значительно упростить расчеты, если воспользоваться теоремой Гаусса, выражающая фундаментальные свойства электрического поля.

Experiment 16 Electric Field And Electric Potential, Lab Report — Experiment 16 Electric Field and

Предварительный текст

Эксперимент 16 Электрическое поле и электрический потенциал Имя ………. Партнеры лаборатории: Имя ………………… …………… TA: Кай Чжан 14 октября 2016 г. Резюме В этом эксперименте исследовались силовые линии электрического поля с разными электрическими потенциалами между двумя электродами.Измерения электрического поля, электрического потенциала, расстояния, среднего расстояния и их погрешности были рассчитаны и сопоставлены с теоретическими значениями. Результаты исследования 1 создали электрическое поле 0,954 0,0202 поперек первой измеренной линии электрического поля. Это отклонялось от ожидаемого значения 1.0. Измерения из исследования 2 позволили рассчитать теоретический электрический потенциал и сравнить его с наблюдаемым электрическим потенциалом. Большие отклонения в результатах, вероятно, были вызваны неисправным оборудованием и ошибкой в определении точного местоположения определенного электрического потенциала.Введение В этом эксперименте исследуется электрический потенциал в электрическом поле. Были исследованы электрический потенциал и электрические поля между двумя электродами. Основная цель этого исследования состояла в том, чтобы понять связь между электрическими потенциалами и электрическими полями. Электрическое поле — это векторное поле, связанное с силами между зарядами. Каждая точка в его пространстве связана с вектором. Напротив, электрическое потенциальное поле является скалярным полем и связано с энергией между зарядами.Связь между электрическим полем E и электрическим потенциалом V такова, что, (1) где — изменение расстояния. Эквипотенциальные линии соединяют точки с одинаковым потенциалом, что позволяет визуализировать электрическое потенциальное поле. Электрическое поле всегда перпендикулярно эквипотенциальным линиям. В исследовании 1 были исследованы электрические потенциалы и распределение электрического поля конденсатора с параллельными пластинами. Два параллельных электрода были подключены к отрицательному или положительному выводу, создавая электрическое поле.Вольтметр использовался для визуализации эквипотенциальных линий при нескольких электрических потенциалах. Значения электрического поля и электрического потенциала наблюдались и сравнивались с ожидаемыми значениями. В исследовании 2 исследовали электрическое поле между концентрическими электродами. Два круглых электрода разного размера использовались концентрически для создания электрического поля. Были рассчитаны измерения внутреннего радиуса a, внешнего радиуса b, электрических потенциалов, электрического поля и расстояний. Исходя из этого, можно рассчитать теоретические электрические потенциалы на каждом расстоянии.Отклонения между наблюдаемыми и теоретическими электрическими потенциалами, вероятно, были вызваны большой ошибкой в напряжении, а также неисправным оборудованием. Дополнительные экспериментальные и случайные ошибки, вероятно, способствовали отклонению результатов. Исследование 1 Процедура установки В этом исследовании было исследовано электрическое поле между параллельными электродами. Два параллельных электрода помещали на расстоянии 10,0 0,1 см друг от друга на проводящей бумаге на резиновой подушке. Резиновая прокладка использовалась для изоляции токов к проводящей бумаге.Смазочный карандаш использовался для маркировки краев электродов, ориентируясь на визуализацию электрических полей. Затем к двум электродам был подключен источник питания. Отрицательный вывод был соединен с электродом слева, а положительный вывод был соединен с электродом справа, где 10,0 0,1 см. Источник питания был установлен на 10 В. Левый отрицательный электрод был заземлен и подключен к вольтметру. Это указывало на то, что напряжение при было 0 В или V 0 В. Провод был подключен к входу V вольтметра, и точность вольтметра была установлена на 20 В макс.С шагом 1 В на бумаге проводились эквипотенциальные линии между электродами. Сначала прослеживалась линия 5 В. Предполагалось, что он будет расположен примерно в 5 см от каждого электрода. К каждому электроду прилагалось легкое и равное давление, чтобы обеспечить хороший контакт между электродами и бумагой. После завершения уравнивания потенциалов питание отключили и отключили. 2 Среднее расстояние для третьей измеренной силовой линии электрического поля E3 составляло 2,770 0,1421 см.Эта ошибка измерения была вычислена путем умножения распространенной ошибки 2. Распространенная ошибка 0,1 см. Это было определено на основе возможной ошибки измерения, которая могла возникнуть при использовании используемой линейки. Вероятно, это была небольшая ошибка, связанная с измерениями линейки. Эти значения использовались для расчета электрического поля E для каждого значения V (x). Наклон линии наилучшего соответствия на рисунке 1, 0,954, представляет собой наблюдаемое электрическое поле E. Ожидаемое значение электрического поля E было 1,0. Оно было рассчитано с использованием соотношения V (x). равно 1.0 Наблюдаемое значение E составило 0,954 0,0202 (рис. 1). Эта ошибка была рассчитана с помощью онлайн-калькулятора ошибок. Теоретические и наблюдаемые значения электрического поля очень близки, но не равны в пределах расчетных ошибок. Согласно этим расчетам, E ожидалось равным 1,0 во всех местах измерения. Однако наблюдаемое электрическое поле не было равным 1,0 во всех точках в пределах расчетной ошибки (рис. 2, 3 и 4). E, наблюдаемый на первой силовой линии электрического поля, был равен теоретическому значению в пределах экспериментальной ошибки (рисунок, однако, E, наблюдаемый на второй и третьей силовых линиях электрического поля, не соответствовал тому, что ожидалось в пределах экспериментальной ошибки (рис.3 и 4). Затем, используя соотношение, каждый теоретический электрический потенциал V был рассчитан путем умножения теоретического измеренного местоположения x. Таким образом, каждое теоретическое V было равно соответствующему местоположению x. Эта взаимосвязь была визуализирована на рисунке 1 с отношением x для набора данных, выделенного фиолетовым цветом. E1 Зависимость электрического поля E1 от положения x (см) 1,18 1,13 1,08 1,03 0,98 0,93 0,88 0,83 0,78 0,73 0,68 0,98 1,98 2,98 3,98 4,98 5,98 6,98 7,98 8,98 Положение x (см) Рисунок 2. Зависимость электрического поля отПозиция x. E1 находится в позиции x (см) на полосах погрешностей по горизонтали и вертикали, показанных для каждой точки. 4 Зависимость электрического поля E2 от положения x (см) 1,4 1,3 E2 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Положение x (см) Рисунок 3. Зависимость электрического поля от положения x. E2 находится в позиции x (см) на полосах погрешностей по горизонтали и вертикали, показанных для каждой точки. Зависимость электрического поля E3 от положения x (см) 1,3 E3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Положение x (см) Рисунок 4. Зависимость электрического поля от положения x.E3 находится в позиции x (см) на полосах погрешностей по горизонтали и вертикали, показанных для каждой точки. Погрешность электрического потенциала оценивалась на основе изменения напряжения при приложении к электродам разного давления. Однако мы, вероятно, недооценили, сколько на самом деле было ошибок в наблюдаемом электрическом потенциале. К каждому электроду прилагалось давление, чтобы обеспечить хороший контакт между электродами и бумагой. Однако небольшие изменения величины давления вызывали изменение кажущегося электрического потенциала в любом конкретном месте.Это значительно способствовало отклонениям 5 Зависимость электрического потенциала V (В) от среднего расстояния ravg (см) 7 6,5 Электрический потенциал (В) 6 y 9,2516 0,99863 5,5 5 4,5 Наблюдается 4 Теоретически 3,5 y 10,788 1 3 2,5 2 2 3 4 5 6 7 Среднее расстояние ravg (см) Рис. 5. Зависимость электрического потенциала от среднего расстояния. Электрический потенциал находится на среднем расстоянии от шкалы ошибок в каждой точке, что означает вычисленную ошибку как для V, так и для ravg. Логарифмическая аппроксимация была представлена уравнением 9.2516. 0,99863. Набор данных синего цвета представляет собой наблюдаемый набор данных, красный цвет представляет теоретические данные.Теоретический электрический потенциал V был рассчитан с использованием наших данных: 0 (5) 0 (3). (4) Теоретический электрический потенциал на каждом среднем расстоянии ravg был рассчитан и визуализирован с наблюдаемыми данными (Рисунок 5). Хотя наблюдаемые значения следуют той же тенденции, что и ожидаемая, есть значительные отклонения. Помимо большой ошибки в электрическом потенциале из-за больших изменений, вызванных небольшими изменениями давления, были и другие причины ошибки. Систематическая ошибка возникла из-за использования неисправного оборудования.Поверхность круглого электрода была неоднородной, поэтому степень контакта между электродом и бумагой, вероятно, была непостоянной. Чтобы уточнить, когда, вероятно, был хороший контакт между электродом и бумагой в некоторых местах, контакт между электродом и бумагой в других местах был плохим или отсутствовал. Этот прерывистый контакт, вероятно, в значительной степени способствовал отклонениям от ожидаемого электрического потенциала. Неисправное оборудование способствовало погрешности электрического потенциала, что также подтверждает, что расчетное значение должно было быть больше.Заключение В этих экспериментах была исследована связь между электрическим полем и электрическими потенциалами. В исследовании 1 измерялось электрическое поле между параллельными электродами. Путем измерений и расчетов электрического потенциала, силовых линий электрического поля, расстояния между соседними точками и расстояния от отрицательного электрода были вычислены теоретические значения электрического поля и электрического потенциала. Наблюдаемое электрическое поле было 0,954 0,0202 (рис. 1). Теоретическое электрическое поле равнялось 1.0 Хотя эти значения похожи, они не равны в пределах расчетной ошибки. Это указывает на дополнительную экспериментальную ошибку, а также на вероятность того, что ошибка в электрическом потенциале не была полностью учтена. В исследовании 2 измерялось электрическое поле между концентрическими электродами. Были записаны аналогичные измерения, и наблюдаемый электрический потенциал сравнивался с ожидаемым электрическим потенциалом. Эти наблюдаемые значения сильно отклоняются от теоретических значений. Помимо ошибки в электрическом потенциале, которая не была полностью учтена, поверхность круглого электрода была неоднородной.Это привело к дополнительным отклонениям в результатах. Вопросы 1. Электрическое поле между параллельными электродами указывает направление от положительного к отрицательному или справа налево. 2. Линии электрического поля для круглых электродов направлены от положительного к отрицательному или от центра. 3. Среднее электрическое поле между параллельными электродами было меньше в краевой области, чем в центральной области. По мере приближения к краевой области линии изгибаются, увеличивая расстояние и тем самым уменьшая электрическое поле.4. (Исследование 1) Предполагая, что напряжение питания остается на уровне 10 В, величина изменения электрического поля удвоится, если расстояние d между электродами уменьшится вдвое. 10 200 F 2,0 При величине электрического поля 1,0 При 5 см величина электрического поля становится 2,0 5. (Исследование 2) Если диаметр внешнего кольца увеличивается вдвое, а все остальное остается неизменным, электрическое поле (c ) он меняется, но не удваивается и не становится наполовину. Это соотношение представлено уравнением: 4 0 (3) 5, где b — диаметр внешнего кольца, затем, когда b увеличивается, 0 (3) уменьшается, и, таким образом, E уменьшается.Однако удвоение b не удваивает ln (b), поэтому E не уменьшается вдвое (и не удваивается). 8

Введение в электрические и магнитные поля промышленной частоты.

Environ Health Perspect. 1993 Dec; 101 (Дополнение 4): 73–81.

Research Article

EM Factors, Richland, WA 99352.

Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

Эта статья знакомит читателя с электрическими и магнитными полями, особенно с полями, создаваемыми системами электроснабжения и другими источниками, использующими частоты в диапазоне промышленных частот.Электрические поля создаются электрическими зарядами; магнитное поле также создается, если эти заряды находятся в движении. Электрические поля действуют на другие заряды; если они находятся в движении, эти заряды будут испытывать магнитные силы. Электрические и магнитные поля промышленной частоты индуцируют электрические токи в проводящих телах, таких как живые организмы. Вектор плотности тока используется для описания распределения тока в теле. Поверхность человеческого тела является отличным экраном для электрических полей промышленной частоты, но магнитные поля промышленной частоты проникают внутрь без значительного затухания; электрические поля, создаваемые внутри тела при любом воздействии, сопоставимы по величине.Электрические поля, создаваемые внутри человека большинством электрических и магнитных полей окружающей среды, кажутся небольшими по величине по сравнению с уровнями, которые естественным образом возникают в живых тканях. Таким образом, обнаружение таких полей требует существования неизвестных биологических механизмов. Полная характеристика поля промышленной частоты требует измерения величин и электрических фаз основных гармоник и амплитуд трех его векторных составляющих. Большинство доступных приборов измеряет лишь небольшую часть или некоторое средневзвешенное значение этих величин.Переносные измерительные приборы широко используются для измерения электрических и магнитных полей промышленной частоты. В последнее время стали применяться автоматизированные системы сбора данных для регистрации электрических и магнитных полей, охватывающих периоды от нескольких часов до нескольких дней, в жилых помещениях и других средах. доступен в виде отсканированной копии оригинальной печатной версии. Получите копию для печати (файл PDF) полной статьи (1.8M) или щелкните изображение страницы ниже, чтобы просмотреть страницу за страницей. Ссылки на PubMed также доступны для Избранных ссылок .

Избранные ссылки

Эти ссылки находятся в PubMed. Это может быть не полный список ссылок из этой статьи.

KAY CF, SCHWAN HP. Удельное сопротивление тканей организма. Circ Res. 1956 ноябрь; 4 (6): 664–670. [PubMed] [Google Scholar]
Геддес Л.А., Бейкер Л.Е. Удельное сопротивление биологического материала — сборник данных для биомедицинского инженера и физиолога.Med Biol Eng. 1967 Май; 5 (3): 271–293. [PubMed] [Google Scholar]
SCHWAN HP. Электрические свойства тканевых и клеточных суспензий. Adv Biol Med Phys. 1957; 5: 147–209. [PubMed] [Google Scholar]
Кауне В.Т., Стивенс Р.Г., Каллахан, штат Нью-Джерси, Северсон Р.К., Томас ДБ. Магнитные и электрические поля в жилых помещениях. Биоэлектромагнетизм. 1987. 8 (4): 315–335. [PubMed] [Google Scholar]
Кауне В.Т., Гиллис М.Ф. Общие свойства взаимодействия животных с электрическими полями СНЧ. Биоэлектромагнетизм.1981; 2 (1): 1–11. [PubMed] [Google Scholar]
Kaune WT, Phillips RD, Hjeresen DL, Richardson RL, Beamer JL. Способ воздействия на миниатюрных свиней вертикальными электрическими полями с частотой 60 Гц. IEEE Trans Biomed Eng. 1978 Май; 25 (3): 276–283. [PubMed] [Google Scholar]
Стерн С., Латиес В.Г. Электрические поля 60 Гц: обнаружение самками крыс. Биоэлектромагнетизм. 1985. 6 (1): 99–103. [PubMed] [Google Scholar]
Саган П.М., Стелл М.Э., Брайан Г.К., Адей В.Р. Обнаружение крысами вертикального электрического поля частотой 60 Гц.Биоэлектромагнетизм. 1987. 8 (3): 303–313. [PubMed] [Google Scholar]
Weigel RJ, Jaffe RA, Lundstrom DL, Forsythe WC, Anderson LE. Стимуляция кожных механорецепторов электрическими полями 60 Гц. Биоэлектромагнетизм. 1987. 8 (4): 337–350. [PubMed] [Google Scholar]
Schwan HP. Взаимодействие поля с биологическим веществом. Ann N Y Acad Sci. 1977 30 декабря; 303: 198–216. [PubMed] [Google Scholar]
Бернхардт Дж. Прямое влияние электромагнитных полей на нервные и мышечные клетки человека в диапазоне частот от 1 Гц до 30 МГц.Radiat Environ Biophys. 1979. 16 (4): 309–323. [PubMed] [Google Scholar]
Kaune WT, Phillips RD. Сравнение воздействия заземленных людей, свиней и крыс на вертикальные электрические поля с частотой 60 Гц. Биоэлектромагнетизм. 1980; 1 (2): 117–129. [PubMed] [Google Scholar]
Kaune WT, Forsythe WC. Плотность тока, измеренная на моделях человека, подвергшихся воздействию электрических полей с частотой 60 Гц. Биоэлектромагнетизм. 1985. 6 (1): 13–32. [PubMed] [Google Scholar]
Weaver JC, Astumian RD. Реакция живых клеток на очень слабые электрические поля: предел теплового шума.Наука. 26 января 1990 г .; 247 (4941): 459–462. [PubMed] [Google Scholar]
Адаир РК. Ограничения на биологические эффекты слабых электромагнитных полей предельно низкой частоты. Phys Rev A. 15 января 1991 г .; 43 (2): 1039–1048. [PubMed] [Google Scholar]
Дельпиццо В. Модель для оценки личного воздействия магнитных полей СНЧ от обычных домашних источников. Биоэлектромагнетизм. 1990. 11 (2): 139–147. [PubMed] [Google Scholar]
Budinger TF, Lauterbur PC. Технология ядерного магнитного резонанса для медицинских исследований.Наука. 19 октября 1984 г .; 226 (4672): 288–298. [PubMed] [Google Scholar]
Gaffey CT, Tenforde TS. Изменения электрокардиограммы крысы, вызванные стационарными магнитными полями. Биоэлектромагнетизм. 1981; 2 (4): 357–370. [PubMed] [Google Scholar]

Здесь представлены статьи из обзора экологического здоровья, предоставленные Национальным институтом гигиены окружающей среды

Резюме PS18-21: Воздействие импульсным электрическим полем (PEFE), применяемое при раке груди: A потенциальная нормотермическая клиническая терапия рака

Тезисы: Виртуальный симпозиум по раку груди в Сан-Антонио 2020; 8-11 декабря 2020 г .; Сан-Антонио, Техас

Реферат

Предпосылки: Текущая и существующая абляция для лечения рака, такая как лазерная, радиочастотная и микроволновая, вызывают локальные высокие температуры.Гипертермия, вызванная этими методами, приводит к ожогам, боли и нежелательным побочным эффектам у пациентов. Следовательно, мы стремились разработать лечение нормотермическим воздействием импульсным электрическим полем (PEFE), которое при применении в лечении рака может эффективно вызывать гибель клеток и дегенерацию опухоли без связанных с этим физических последствий. Метод: Импульсное воздействие электрического поля (PEFE) генерировалось несущим сигналом на частоте 5,8 ГГц, затем передавалось по остроконечному коаксиальному кабелю с открытым концом . Клетки рака груди обрабатывали PEFE и оценивали на их жизнеспособность, апоптоз и другие биологические реакции, а также события внутриклеточной передачи сигналов с использованием массива протеинкиназ и связанных технологий. Клетки рака груди также оценивались на предмет изменений их ультраструктуры с помощью электронной микроскопии. Эксперименты in vivo использовали для определения эффективности с использованием моделей опухолей рака груди человека, в которых опухоли лечили короткими импульсами PEFE.Температуру в зоне обработки контролировали для обеспечения нормотермических условий. Размер опухоли проверяли каждые 3 дня в течение 36 дней, следуя различным протоколам лечения, с последующим гистологическим и биохимическим анализом опухоли и окружающих тканей. Результаты: раковых клеток MDA-MB-231 были подвержены PEFE, который не вызывал изменения температуры. Клетки реагируют на различные импульсные режимы и зависят от типа клеток и их агрессивности. Обработанные клетки становились апоптозными через 4 часа, и это продолжалось по крайней мере 24 часа после воздействия с 70% смертностью.Апоптотические изменения были подтверждены как методами иммунофлуоресцентной, так и электронной микроскопии. Массив протеинкиназ (Kinexus ^tm) показал, что воздействие PEFE приводило к заметным изменениям сигнатуры во внутриклеточном сигнальном событии, ведущем к апоптозу, включая (BCL2, семейство CHK, EGFR и ERK). В исследовании in vivo опухолям позволяли достигать примерно 0,5 см ³ перед обработкой PEFE при нескольких условиях, что все привело к значительному уменьшению объема опухоли через одну неделю (p <0.01 против контроля). Через три недели после лечения PEFE было обнаружено, что большинство опухолей исчезло без заметных рубцов и заметных побочных эффектов. Гистологический и биохимический анализы выявили одновременные изменения как в Caspase3, так и в BCL2 в опухолях, обработанных PEFE. Заключение: Нормотермический PEFE может вызывать гибель раковых клеток in vitro, и заметное уменьшение опухоли in vivo . По сравнению с существующими методами термической абляции, PEFE не вызывает локальных высоких температур и, следовательно, не влияет на окружающие нормальные ткани.Этот метод имеет потенциал в минимально инвазивной хирургии при лечении рака для тех, кто не может пройти общую операцию или получить текущую химио- или лучевую терапию.

Формат цитирования: Tracey Martin, Zhe Zhao, Chang Gong, Shuo Cai, Fiona Ruge, Philippa Young, Robert E. Mansel, Johannes Benedikt, Wen G Jiang. Воздействие импульсного электрического поля (PEFE), применяемое при раке груди: потенциальная нормотермическая клиническая терапия рака [аннотация]. В: Материалы виртуального симпозиума по раку груди в Сан-Антонио 2020; 2020 8-11 декабря; Сан-Антонио, Техас.Филадельфия (Пенсильвания): AACR; Cancer Res 2021; 81 (4 Suppl): Аннотация № PS18-21.

% PDF-1.4 % 1 0 объект > поток 2021-11-21T17: 14: 01-08: 002013-08-15T10: 26: 18 + 08: 002021-11-21T17: 14: 01-08: 00Adobe Acrobat 10.0application / pdf

Ричард А. Янг

Денис Доннелли

uuid: 43b70bb9-2325-44d4-8f48-e8defba09582uuid: 73818594-2689-4d58-8a74-ab1ff16bfaediText 4.2.0 by 1T3XT конечный поток эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > поток xVnH} + H> BFfvh3i & MicE% tQΩzQ x / 2χx = ziR >> 9cӀ-0G @ ^ H & k ^ H ИКС.gM2-D * g7F’sm6 &] ½i S} 5gKjAPTJī (Å ‘(*] Rz>% p! \ 9 $’} nNMJS $ = S O «lbL & KϏ & TgMU

Frontiers | Перспективы обработки импульсным электрическим полем в биопромышленности

Введение

Обработка импульсным электрическим полем (PEF) — развивающаяся область в области электромагнитных технологий для медицинских, экологических и пищевых применений (Toepfl et al., 2006b; Miklavčič et al., 2014; Postma et al., 2016; Raso et al., 2016; Buchmann et al., 2018b, 2019c). Однако передача знаний и их применение в биотехнологических отраслях (включая дрожжи, лактобациллы, водоросли и системы производства клеточной ткани) были ограничены.Raso et al. (2016) отметили, что неполная отчетность по протоколам процесса и недостаточное определение характеристик и контроль параметров импульса необходимо решить для увеличения внедрения обработки PEF.

Лечение основано на образовании разности потенциалов на проводящем биологическом материале между двумя электродами, создавая электрическое поле, которое зависит от приложенного электрического напряжения, формы электродов и зазора между электродами, для получения дополнительной информации о PEF. параметры взаимосвязи относятся к Jaeger and Knorr (2017).Обработку PEF можно разделить на обычную обработку PEF в диапазоне от микро- до миллисекунд и обработку наносекунд (nsPEF) (Beebe and Schoenbach, 2005; Mahnič-Kalamiza et al., 2014), в которых высокие электрические поля (10–100 кВ см ⁻¹) применяются в течение 1–300 нс. nsPEF вызывает внутриклеточные эффекты, отличные от выраженных эффектов обычного PEF на клеточную мембрану (Kotnik, Miklavčič, 2006; Chopinet and Rols, 2015). Таким образом, возможны инновационные приложения и новые технологические окна, в то время как требуются аналогичные компоненты для обработки в периодическом и непрерывном режиме (Toepfl, 2011; Buchmann et al., 2019c). В обоих случаях возникающая электропроницаемость увеличивает массоперенос молекул и ионов (Toepfl et al., 2006b). В зависимости от параметров процесса может возникнуть обратимый или необратимый эффект. Большинство современных приложений сосредоточены на необратимой электропроницаемости, включая нетермическую (минимальную) пастеризацию, повышенную скорость сушки, увеличение выхода экстракции, смягчение тканей, а также электрохимиотерапию и удаление опухолей (Davalos et al., 2005; Toepfl et al., 2006a; Barba et al., 2015; Дермол и др., 2016; Гольберг и др., 2016). Обратимая электропроницаемость обычно используется в молекулярной биологии для введения определенных молекул, таких как плазмиды и антитела, in vivo (Smith et al., 2004; Breton et al., 2012; Casciola and Tarek, 2016). Однако механизмы, лежащие в основе эффектов, вызванных PEF / nsPEF, все еще являются предметом интенсивных исследований (Teissie, 2017).

Этот взгляд на лечение PEF в биоиндустрии суммирует основные принципы электропроницаемости PEF / nsPEF и перспективные применения в различных секторах (включая целевую инактивацию, экстракцию биоактивных соединений и стимуляцию роста клеток и / или клеточных соединений) (Рисунок 1).Кроме того, мы отмечаем, что повышение однородности подводимой энергии может привести к дальнейшему повышению эффективности и более широкому спектру приложений и, следовательно, является ключевой областью для будущих исследований.

Рисунок 1 . Примерный принцип работы обработки культивированных клеток на основе PEF / nsPEF и их соответствующие эффекты.

Обработка импульсным электрическим полем в биопромышленности

Основные принципы обработки импульсного электрического поля

Подходы к масштабированию с использованием технологии nsPEF могут в значительной степени выиграть от опыта в области традиционной обработки PEF (Buckow et al., 2010; Топфл, 2011). Однако обработка PEF требует междисциплинарного подхода, включая понимание инновационных концепций в области электротехники, механики жидкости и биологии (Buchmann et al., 2018a, b, 2019c). Применение PEF к биологическим клеткам основано на принципе электропроницаемости за счет индуцированного трансмембранного потенциала (Pauly and Schwan, 1959; Zimmermann et al., 1974; Schoenbach et al., 2004). Трансмембранная разность потенциалов как функция времени ΔΨ _m (t) (V) может быть получена из уравнения (1) с форм-фактором f (-) (1.5 для сферической ячейки), напряженность электрического поля как функция времени E (t) (В м ^-1), радиус ячейки a _м (м), угол относительно направления электрического поля θ (-), времени обработки t (с) и времени зарядки мембраны τ _м (с), как определено в уравнении (2) с емкостью мембраны на единицу площади C _m (F) и внеклеточная σ _e и внутриклеточная проводимость σ _i (S m ^-1).

ΔΨm (t) = f · E (t) · am · cosθ · (1-e-t / τm) (1) τm = am · Cm · (1 / 2σe + 1 / σi) (2)

Для достижения необходимого эффекта особый интерес представляет внеклеточная проводимость. Время зарядки мембраны (уравнение 2) сильно зависит от внеклеточной проводимости, поскольку внутриклеточная проводимость фиксируется клеточным метаболизмом (Teissie et al., 2005). Кроме того, внеклеточная проводимость должна быть в таком диапазоне, чтобы уравнение (3) было равно сопротивлению генератора импульсов, и, следовательно, достигаются согласованные условия нагрузки (Küchler, 2009).

, где R — сопротивление (Ом), σ — проводимость среды (См ^-1), d — расстояние между электродами (м), а A — площадь поверхности электрода (м ²).

Чтобы оценить нагрузку для nsPEF, уравнение (3) должно быть расширено, как показано в уравнении (4).

Ztot = 1 / (σ · A / d + Yc) (4)

, где полный импеданс Z _tot (Ом) равен сумме обратного сопротивления и полной проводимости системы Y _c (S) (Buchmann et al., 2018б).

Для контролируемой обработки PEF распределение поля потока внутри камер является важным параметром, которым до настоящего времени не учитывались при расчетах подводимой энергии (Meneses et al., 2011; Knoerzer et al., 2012; Raso et al., 2016; Buchmann et al., др., 2018а). Удельная подводимая энергия Вт _с (Дж кг ⁻¹) может быть рассчитана в соответствии с уравнением (5) с шириной импульса τ _p (с) и количеством импульсов n (-) ,

Ws = E2 · τp · σ · n.(5)

Число импульсов может быть получено из уравнения (6) с частотой f (Гц) и временем пребывания или обработки t (с),

С точки зрения автора, интеграция неоднородностей потока и электрического поля в расчет подводимой энергии будет способствовать переносимости результатов и реализации PEF в различных масштабах и системах.

Инактивация микробов с помощью PEF

Основным преимуществом микробной инактивации на основе PEF является возможность повышения качества продукта при обеспечении безопасности (Toepfl et al., 2006a; Mathys et al., 2013; Aganovic et al., 2017). Пастеризация на основе PEF была широко исследована и промышленно внедрена, а стерилизация с помощью PEF была даже достигнута в лабораторных условиях (Toepfl et al., 2005; Raso et al., 2006; Reineke et al., 2015; Jaeger and Knorr, 2017). . Хотя Aganovic et al. (2017) показали, что обработка PEF на самом деле более энергоемкая, чем термическая обработка, ее преимущества могут перевесить этот текущий недостаток, в том числе его положительное влияние на качество из-за более низкой тепловой интенсивности и, следовательно, устойчивости (Chaudhary et al., 2018; Chen et al., 2019), а также его способность избирательно инактивировать микроорганизмы. Тем не менее, потребность в энергии для самой обработки PEF может быть фактически снижена за счет учета отклонений электрического поля и поля потока в расчетах подводимой энергии, поскольку в настоящее время недостаточно обработанные и чрезмерно обработанные области появляются одновременно во время обработки PEF, что в целом приводит к аналогичным показателям дезактивации по сравнению с другими методами. . Более однородная обработка, являющаяся результатом модификаций камеры обработки и последующего планирования экспериментов, может помочь преодолеть это ограничение и даже улучшить положительные характеристики обработки PEF.

Промышленное культивирование на биооснове полагается на использование специфической микробной флоры для обеспечения стабильных процессов. Однако условия и границы промышленного производства обычно приводят к неаксеническому и нестерильному выращиванию для производства функциональных ингредиентов с высокой добавленной стоимостью (включая фармацевтические или биотехнологические продукты), продуктов питания, кормов и биоэнергетики. Следовательно, жизнеспособная клеточная культура и, следовательно, стабильная система культивирования требуют мер по контролю микробного загрязнения.Для традиционной обработки PEF контроль хищников в пределах жизнеспособной культуры микроводорослей возможен, но еще не полностью изучен (Rego et al., 2015; Kempkes, 2016).

Более того, селективная инактивация была достигнута с помощью nsPEF, что позволило снизить тепловые эффекты и расширить возможности лечения благодаря большему сходству организмов на уровне органелл, чем клеточные мембраны (Buchmann et al., 2018b). Однако избирательная инактивация ограничивается двумя основными факторами. Во-первых, взаимодействия прокариотических / эукариотических консорциумов еще не полностью изучены, что приводит к неизвестным организмам-мишеням для селективной инактивации.Во-вторых, специфическая восприимчивость биологических клеток к электрическим полям полностью не установлена, в отличие от термической обработки (Kessler, 2002; Álvarez et al., 2006; Gianulis et al., 2017). Однако, поскольку весь принцип обработки является новым, ожидается дальнейшее развитие стабилизации культур на основе PEF / nsPEF путем селективной инактивации. Кроме того, концепция селективной инактивации может использоваться для стабилизации культур после заражения, уменьшая биологические отходы из-за сбоев процесса.После исследования взаимодействий в консорциумах прокариот / эукариот и их взаимозависимости, необходимо установить конкретные окна процессов для целевых организмов на различных фазах роста в отношении свойств окружающей среды (pH, температура, активность воды и т. Д.). Несмотря на текущие исследования традиционной пастеризации на основе PEF, селективный микробиологический контроль, имеющий огромный потенциал, должен стать основным направлением будущих исследований PEF / nsPEF.

Экстракция клеточных соединений обработкой PEF

Обработка

PEF подходит для биологических применений, требующих бережных процессов дезинтеграции и экстракции.Проницаемость, вызванная обработкой PEF, приводит к увеличению массопереноса и, следовательно, к более высокому выходу экстракции (Toepfl et al., 2006b; Bobinaite et al., 2015). Более того, более низкие температуры (например, 4 ° C) позволяют сохранить проницаемые структуры без потери целостности клеток (Lopez et al., 1988). Кроме того, селективный характер экстракции на основе PEF позволяет каскадно обрабатывать различные соединения клеточного происхождения, такие как углеводы, белки и липиды (Eing et al., 2013).Однако эффективность PEF с точки зрения абсолютного выхода и энергозатрат в настоящее время ниже, чем у других установленных процессов (Postma et al., 2016; ‘t Lam et al., 2017). Два ключевых параметра могут объяснить относительно низкий выход извлечения. Во-первых, после обработки PEF проницаемая структура, которая влияет на целостность клеточной мембраны, позволяет высвобождению клеточных соединений с помощью градиента диффузии (Scherer et al., 2019). Во-вторых, обработка PEF способна проницаемость клеточной мембраны, но отсутствие полного разрушения, которое достигается, например, при измельчении шариков, ограничивает экстракцию мембраносвязанных соединений (Postma et al., 2016; Мартинес и др., 2017).

Тем не менее, обратимая проницаемость PEF очень многообещающая для селективной микробной инактивации, и концепция обратимой и непрерывной дезинтеграции / экстракции на основе PEF может найти важные приложения в будущем. Это было продемонстрировано Buchmann et al. (2019b), которые показали, что экстракция белка без задержки роста возможна в культурах Chlorella vulgaris . В этой системе экстракция белка была максимальной через 24 часа, в результате чего степень экстракции свободного белка составила 29.1 ± 1,1% и степень восстановления C. vulgaris 93,8 ± 6,7% через 6 дней. Что касается абсолютного выхода, экстракция на основе PEF дала до 96,6 ± 4,8% фракции свободного белка C. vulgaris . Однако высокие выходы экстракции коррелировали со сниженной способностью к росту после обработки у культур C. vulgaris ; следовательно, необходимы дальнейшие исследования для определения оптимальных окон обработки и распространения этого подхода на другие таксономические группы, такие как дрожжи и бактерии.

Хотя первоначальные исследования были сосредоточены на белках, проницаемость для различных соединений, в зависимости от среды или растворителя, также должна быть оценена. Дальнейшие исследования необходимы для определения оптимального окна обработки с учетом урожайности и скорости роста. Необходим глубокий анализ клеточного состава на протяжении всего цикла культивирования в сочетании с условиями обработки, благоприятствующими процессу экстракции. Более того, применение nsPEF для экстракционной обработки может увеличить выход структур органелл за счет повышения эффективности органелл.

Внедрение мембранной технологии потенциально может позволить поточное разделение целевых соединений и жизнеспособных клеток, таким образом, непрерывная экстракция на основе PEF может позволить реализовать концепции экономики замкнутого цикла. Соответственно, подходы клеточной инженерии для выведения целевых соединений могут стать устаревшими. Интеграция последующей обработки в предшествующий процесс может преодолеть существующие ограничения в биотехнологической отрасли, такие как неоднородность процесса, воспроизводимость, энергоэффективность и портфель приложений.

нсПЭФ-индуцированная стимуляция роста

Исследования стимуляции роста электрическим полем имеют долгую историю; положительные эффекты были установлены для грибов, сои, микроводорослей и других клеток (Bertholon, 1783; Lemström, 1904; Bachman and Reichmanis, 1973; Takaki et al., 1984; Costanzo, 2008; Frey et al., 2011; Gusbeth et al., 2011; Gusbeth et al. др., 2013; Маттар и др., 2015). Однако контролируемая и воспроизводимая стимуляция роста в настоящее время невозможна. Электрические поля и PEF могут иметь точные окна стимуляции, но контролируемый и надежный рост и / или сложная стимуляция достигаются только в условиях nsPEF.Первоначальные исследования стимуляции роста на основе обработки nsPEF дали многообещающие результаты для Arabidopsis thaliana в периодической системе и в различных лабораториях (Eing et al., 2009; Songnuan and Kirawanich, 2012). В недавних экспериментах переход от периодической системы к непрерывному процессу nsPEF был успешным, что привело к увеличению биомассы Arthrospira platensis SAG 21.99 на 13,1 ± 1,6% (Buchmann et al., 2019c). Кроме того, было получено увеличение на 18,8 ± 5,5% и 19,5 ± 6% аллофикоцианина и C-фикоцианина, соответственно, компонентов экономически важного синего красителя фикоцианина.Следовательно, nsPEF обладает потенциалом для увеличения роста, а также для конкретных клеточных соединений, сохраняя при этом техно-функциональные свойства остальных соединений, что продемонстрировано для пенообразования, эмульгирования и окрашивания соединений (Buchmann et al., 2019a, b).

Кроме того, стимуляция роста была получена у различных организмов, многократно обработанных импульсами 100 нс при 10 кВ см ^-1; фотоавтотрофный Arthrospira platensis SAG 21,99 (256 ± 67 Дж кг _sus ⁻¹) (Buchmann et al., 2019c), фотоавтотрофный Chlorella vulgaris SAG 211-12 (360 ± 114 Дж кг _sus ⁻¹) (Haberkorn et al., 2019), гетеротрофный Chlorella vulgaris CCALA 256 (227 ± 60 Дж кг _sus ^-1) (исходные данные) и Saccharomyces cerevisiae DSM 70449 (173 ± 55 Дж кг _sus ^-1) (исходные данные) показали повышенные концентрации биомассы после обработки nsPEF на 13,1 ± 1,6%, 17,5 ± 10,5%, 12,2 ± 2,7% и 20.5 ± 3,0% соответственно.

В этом углубленном анализе частота повторения импульсов была скорректирована в соответствии с полем потока. Во всех исследованных условиях усиленный рост наблюдался в узком окне обработки и требовал тщательной характеристики процесса и контроля (Buchmann et al., 2018a). Таким образом, эти эффекты потенциально могут быть усилены более однородной обработкой, увеличивая долю клеток, обработанных специально требуемой подводимой энергией.

Более того, успешное лечение зависело от применения nsPEF на ранней фазе экспоненциального роста, как показано Buchmann et al.(2019c). Эти данные подтверждают теорию о повышенном эффекте nsPEF на сильно пролиферирующие клетки (Schoenbach et al., 1997). Однако конкретный механизм, лежащий в основе стимуляции роста, индуцированной nsPEF, остается неизвестным. Согласно одной из гипотез, это связано с основанным на Ca ²⁺ путем абиотического стрессового ответа (Buchmann et al., 2019c). Помимо растений, грибов и бактерий, стимулирующий эффект nsPEF был продемонстрирован с использованием клеток животных и стволовых клеток (Steuer et al., 2018; Ning et al., 2019). В конечном итоге влияние на рост и параллельное производство пигментов предполагает, что этот метод может быть использован для усиления экспрессии гетерологичных белков. Следовательно, стимуляция роста / клеточного соединения на основе nsPEF может быть жизнеспособной стратегией для будущих систем культивирования и даже может быть объединена с непрерывной экстракцией или селективной инактивацией. На рисунке 2 обобщен случай микроводоросли Chlorella vulgaris SAG 211-12, иллюстрирующий окна обработки для селективной инактивации, инактивации микробной флоры и C.vulgaris , непрерывное извлечение ингредиентов с высокой добавленной стоимостью и стимуляция роста.

Рисунок 2 . Пример микроводорослей Chlorella vulgaris SAG 211-12, иллюстрирующий окна обработки для селективной инактивации, инактивации микробной флоры и C. vulgaris , непрерывного извлечения ингредиентов с высокой добавленной стоимостью и стимуляции роста.

Выводы

Проблемы, с которыми в настоящее время сталкиваются в биотехнологических отраслях промышленности, вызванные ростом населения мира и одновременно ограниченными пахотными землями, требуют изменения существующих цепочек поставок.Представленные инновационные концепции, основанные на переработке PEF / nsPEF, потенциально могут стать ключевыми этапами обработки в направлении более устойчивых и эффективных цепочек поставок. В области необратимой электропроницаемости селективная инактивация может обеспечить встроенный микробиологический контроль, что приведет к долгосрочному стабильному культивированию и низкому уровню сбоев процесса, связанного с загрязнением. Однако для успешной селективной инактивации необходимы дальнейшие исследования взаимодействий между клетками-мишенями и окружающей флорой, в частности устойчивости различных штаммов к PEF / nsPEF.Интеграция последующей обработки в восходящее культивирование посредством традиционной непрерывной экстракции определенных клеточных соединений на основе PEF без препятствования росту клеток может преодолеть существующие ограничения в биотехнологических отраслях, такие как неоднородность процесса, воспроизводимость, энергоэффективность и портфель приложений. Более того, стимуляция роста / клеточного соединения на основе nsPEF может повысить эффективность использования ресурсов, экономическую жизнеспособность и доступность производных продуктов, тем самым удовлетворяя потребности растущего населения мира.Учитывая, что системы PEF и nsPEF могут быть реализованы во многих существующих системах культивирования с помощью обхода, также возможно комбинировать процесс непрерывной экстракции со стимуляцией роста, индуцированного nsPEF / клеточными соединениями, для повышения общей производительности систем на основе биологических веществ и обеспечения их долговременная стабильность за счет избирательной инактивации.

Следует отметить, что непрерывная обработка PEF в обеих областях в настоящее время основана на неоднородных условиях обработки. Следовательно, модифицированные лечебные камеры путем включения распределений потока и электрического поля необходимы для более целенаправленных и воспроизводимых эффектов в культурах клеток.Повышение однородности лечения может еще больше усилить индуцированные эффекты PEF / nsPEF. Таким образом, PEF и nsPEF могут стать высокоэффективными технологиями и решить текущие проблемы в биотехнологических отраслях.

Заявление о доступности данных

Наборы данных, созданные для этого исследования, доступны по запросу соответствующему автору.

Авторские взносы

AM разработал основные концептуальные идеи. LB и AM обсудили идеи и прокомментировали рукопись.LB написал рукопись в консультации с AM.

Финансирование

Это исследование было поддержано исследовательской программой Coop World Food System Center ETH Zurich (номер гранта NewAlgae 2-72235-17), Bühler AG и ETH Zurich Foundation. Спонсоры не участвовали в разработке исследования, сборе, анализе, интерпретации данных, написании этой статьи или решении представить ее для публикации.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы выражают признательность профессорам д-ру Э. Дж. Виндхабу, Даниэлю Кехлу и Бруно Пфистеру из лаборатории инженерии пищевых продуктов, профессорам д-ру К. Франку и д-ру М. Рефей из лаборатории высокого напряжения ETH Zurich, и Маркусу Найффелеру из Института электромагнетизма большой мощности Федерального управления оборонных закупок Швейцарии за поддержку этого проекта.

Список литературы

Аганович, К., Сметана, С., Граувет, Т., Toepfl, S., Mathys, A., Van Loey, A., et al. (2017). Экспериментальная термическая и альтернативная пастеризация томатного и арбузного сока: сравнение энергии и оценка жизненного цикла. J. Clean. Prod. 141, 514–525. DOI: 10.1016 / j.jclepro.2016.09.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Альварес И., Кондон С. и Расо Дж. (2006). «Инактивация микробов импульсными электрическими полями», в Технология импульсных электрических полей для пищевой промышленности — основы и приложения , ред. Дж.Расо и В. Хайнц (Бостон, Массачусетс: Springer, 97–129.

)

Google Scholar

Бахман, К., и Райхманис, М. (1973). Некоторые эффекты сильных электрических полей на рост ячменя. Внутр. J. Biometeorol. 17, 253–262. DOI: 10.1007 / BF01804618

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Барба, Ф. Дж., Парняков, О., Перейра, С. А., Виктор, А., Грими, Н., Бусетта, Н., и др. (2015). Текущие приложения и новые возможности использования импульсных электрических полей в пищевой науке и промышленности. Food Res. Int. 77, 773–798. DOI: 10.1016 / j.foodres.2015.09.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бибе, С. Дж., И Шенбах, К. Х. (2005). Наносекундные импульсные электрические поля: новый стимул для активации внутриклеточной передачи сигналов. J. Biomed. Биотехнология . 2005, 297–300. DOI: 10.1155 / JBB.2005.297

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бертолон П. (1783). De l’électricité des végétaux .Париж: Imprimerie de Didot Jeune.

Google Scholar

Бобинайте Р., Патаро Г., Ламанаускас Н., Шаткаускас С., Вишкелис П. и Феррари Г. (2015). Применение импульсного электрического поля при производстве сока и извлечении биологически активных соединений из плодов черники и их побочных продуктов. J. Food Sci. Technol. 52, 5898–5905. DOI: 10.1007 / s13197-014-1668-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бретон, М., Делмотт, Л., Силве, А., Мир, Л. М., и Тарек, М. (2012). Транспорт миРНК через липидные мембраны под действием наносекундных электрических импульсов: экспериментальное и вычислительное исследование. J. Am. Chem. Soc. 134, 13938–13941. DOI: 10.1021 / ja3052365

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бухманн, Л., Берч, П., Бёкер, Л., Крахенманн, У., Фишер, П., и Матис, А. (2019a). Кинетика адсорбции и пенообразующие свойства растворимых фракций микроводорослей на границе раздела воздух / вода. Food Hydrocoll. 97: 105182. DOI: 10.1016 / j.foodhyd.2019.105182

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бухманн, Л., Блох, Р., Матис, А. (2018a). Комплексный анализ системы импульсного электрического поля (PEF) для обработки микроводорослей. Биоресурсы. Технол . 265, 268–274. DOI: 10.1016 / j.biortech.2018.06.010

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Buchmann, L., Böcker, L., Frey, W., Haberkorn, I., Nyffeler, M., и Mathys, A. (2018b). Оценка энергозатрат для обработки наносекундным импульсным электрическим полем и ее применение в тематическом исследовании с Chlorella vulgaris . Innov. Food Sci. Emerg. Технол . 47, 445–453. DOI: 10.1016 / j.ifset.2018.04.013

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Buchmann, L., Brändle, I., Haberkorn, I., Hiestand, M., and Mathys, A. (2019b). Циклическая экстракция белка микроводорослей на основе импульсного электрического поля в направлении концепции биопереработки с замкнутым циклом. Биоресурсы. Технол . 291: 121870. DOI: 10.1016 / j.biortech.2019.121870

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Buchmann, L., Frey, W., Gusbeth, C., Ravaynia, P. S., and Mathys, A. (2019c). Влияние воздействия наносекундного импульсного электрического поля на пролиферацию клеток микроводорослей. Биоресурсы. Technol. 271, 402–408. DOI: 10.1016 / j.biortech.2018.09.124

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Buckow, R., Шредер, С., Беррес, П., Бауман, П., и Кнёрцер, К. (2010). Моделирование и оценка экспериментальной обработки импульсного электрического поля (PEF). J. Food Eng . 101, 67–77. DOI: 10.1016 / j.jfoodeng.2010.06.010

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кашиола, М., Тарек, М. (2016). Молекулярное понимание электропереноса малых молекул через электропоры, возбуждаемые электрическими полями. Biochim. Биофиз. Акта Биомембр . 1858, 2278–2289.DOI: 10.1016 / j.bbamem.2016.03.022

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, C., Chaudhary, A., and Mathys, A. (2019). Сценарии изменения рациона и их последствия для окружающей среды, питания, здоровья человека и экономических аспектов устойчивости пищевых продуктов. Питательные вещества 11: E856. DOI: 10.3390 / nu11040856

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шопине, Л., Рольс, М. П. (2015). Наносекундные электрические импульсы: мини-обзор современного состояния дел. Биоэлектрохимия 103, 2–6. DOI: 10.1016 / j.bioelechem.2014.07.008

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Костанцо, Э. (2008). Влияние электрического поля на рост проростков сои. J. Electrostat. 66, 417–420. DOI: 10.1016 / j.elstat.2008.04.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дермол, Дж., Пахомова, О. Н., Пахомов, А. Г., Миклавчич, Д. (2016). Электросенсибилизация клеток существует только в определенных буферах электропорации. PLoS ONE 11: e0159434. DOI: 10.1371 / journal.pone.0159434

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эйнг, К., Боннет, С., Пачер, М., Пухта, Х., Фрей, В. (2009). Влияние воздействия наносекундного импульсного электрического поля на Arabidopsis thaliana . IEEE Trans. Dielectr. Электр. Insul . 16, 1322–1328. DOI: 10.1109 / TDEI.2009.5293945

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эйнг, К. Дж., Гёттель, М., Straessner, R., Gusbeth, C., and Frey, W. (2013). Обработка микроводорослей импульсным электрическим полем — преимущества для обработки биомассы микроводорослей. IEEE Trans. Plasma Sci. 41, 2901–2907. DOI: 10.1109 / TPS.2013.2274805

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Frey, W., Strässner, R., Eing, C., Berghöfer, T., Gusbeth, C., Flickinger, B., et al. (2011). Verfahren zur Beschleunigung der Zellproliferation . Европейский патент № EP2308969B1. Мюнхен: Европейское патентное ведомство.

Google Scholar

Джанулис, Э. К., Лабиб, К., Саулис, Г., Новицкий, В., Пахомова, О. Н., Пахомов, А. Г. (2017). Избирательная восприимчивость к наносекундному импульсному электрическому полю (nsPEF) различных типов клеток человека. Cell. Мол. Наука о жизни . 74, 1741–1754. DOI: 10.1007 / s00018-016-2434-4

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Golberg, A., Sack, M., Teissie, J., Pataro, G., Pliquett, U., Saulis, G., et al. (2016).Энергоэффективная обработка биомассы импульсными электрическими полями для биоэкономики и устойчивого развития. Biotechnol. Биотопливо 9:94. DOI: 10.1186 / s13068-016-0508-z

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гусбет К., Эйнг К., Геттель М. и Фрей В. (2013). «Ускорение роста водорослей с помощью обработки ультракоротким импульсным электрическим полем», , 2013 г. Тезисы Международной конференции IEEE по науке о плазме (ICOPS), (Сан-Франциско, Калифорния), 1.

Google Scholar

Haberkorn, I., Buchmann, L., Hiestand, M., and Mathys, A. (2019). Обработка непрерывным наносекундным импульсным электрическим полем способствует повышению производительности концепций биопереработки, основанных на Chlorella vulgaris . Биоресурсы. Технол . 293: 122029. DOI: 10.1016 / j.biortech.2019.122029

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Джегер, Х., Кнорр, Д. (2017). «Обработка импульсных электрических полей в пищевой технологии: проблемы и возможности», в справочнике по электропорации , изд.Миклавчич (Cham: Springer International Publishing AG), 2657–2680.

Google Scholar

Кемпкес М. (2016). «Импульсные электрические поля для извлечения водорослей и борьбы с хищниками», в Справочник по электропорации , изд. Д. Миклавчич (Cham: Springer International Publishing AG, 1–16.

Google Scholar

Кесслер, Х. (2002). Пищевая и биотехнологическая инженерия: молочные технологии . Мюнхен: А. Кесслер.

Google Scholar

Нёрцер, К., Бауманн П. и Баков Р. (2012). Подход итеративного моделирования для улучшения характеристик камеры обработки импульсным электрическим полем (PEF). Comput. Chem. Eng . 37, 48–63. DOI: 10.1016 / j.compchemeng.2011.09.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Котник, Т., и Миклавчич, Д. (2006). Теоретическая оценка наведения напряжения на внутренних мембранах биологических клеток при воздействии электрических полей. Biophys. J . 90, 480–491. DOI: 10.1529 / biophysj.105.070771

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кюхлер А. (2009). Hochspannungstechnik . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Springer International Publishing AG.

Google Scholar

Лемстрём, С. (1904). Электроэнергия в сельском хозяйстве и садоводстве . Лондон: The Electrician Printing & Publishing Company Ltd.

Google Scholar

Лопес А., Рольс М. П. и Тейсси Дж. (1988). 31p ЯМР-анализ организации мембранных фосфолипидов в жизнеспособных, обратимо электропермеабилизированных клетках яичника китайского хомячка. Биохимия 27, 1222–1228. DOI: 10.1021 / bi00404a023

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мартинес, Дж. М., Луенго, Э., Салдана, Г., Альварес, И., и Расо, Дж. (2017). Экстракция C-фикоцианина с помощью импульсного электрического поля из Artrosphira platensis . Food Res. Инт . 99, 1042–1047. DOI: 10.1016 / j.foodres.2016.09.029

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Матис, А., Топфл, С., Симер, К., Фавр, Л., Беньякуб, Дж., И Хансен, К. Э. (2013). Процесс обработки импульсным электрическим полем и молочный продукт, содержащий биоактивные молекулы, полученные с помощью этого процесса. Патент США № WO2013007620A1. Вашингтон, округ Колумбия: Бюро по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

Маттар, Дж. Р., Тюрк, М. Ф., Нонус, М., Лебовка, Н. И., Эль Захем, Х., Воробьев, Э. (2015). S. cerevisiae ферментационная активность после предварительной обработки умеренным импульсным электрическим полем. Биоэлектрохимия 103, 92–97. DOI: 10.1016 / j.bioelechem.2014.08.016

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Менесес, Н., Йегер, Х., Мориц, Дж., И Кнорр, Д. (2011). Влияние формы изолятора, скорости потока и электрических параметров на инактивацию E. coli с использованием непрерывной коллинейной системы PEF. Innov. Food Sci. Emerg. Technol. 12, 6–12. DOI: 10.1016 / j.ifset.2010.11.007

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Миклавчич, Д., Мали Б., Кос Б., Хеллер Р. и Серша Г. (2014). Электрохимиотерапия: с доски для рисования во врачебную практику. Biomed. Англ. Интернет 13, 1–20. DOI: 10.1186 / 1475-925X-13-29

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Нин, Т., Го, Дж., Чжан, К., Ли, К., Чжан, Дж., Ян, З. и др. (2019). Наносекундные импульсные электрические поля увеличивают хондрогенный потенциал мезенхимальных стволовых клеток через сигнальный путь JNK / CREB-STAT3. 10:45. DOI: 10.1186 / s13287-019-1133-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Поли, Х., и Шван, Х. П. (1959). Über die Impedanz einer Suspension von kugelförmigen Teilchen mit einer Schale. Z. Naturforsch. В 14, 125–131. DOI: 10.1515 / znb-1959-0213

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Постма, П. Р., Патаро, Г., Капитоли, М., Барбоза, М. Дж., Вейффельс, Р. Х., Эппинк, М. Х. М. и др. (2016). Селективная экстракция внутриклеточных компонентов из микроводоросли Chlorella vulgaris путем комбинированной обработки импульсным электрическим полем и температурой. Биоресурсы. Technol. 203, 80–88. DOI: 10.1016 / j.biortech.2015.12.012

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Расо, Дж., Кальдерон, М. Л., Гонгора, М., Барбоса-Кановас, Г. В., и Суонсон, Б. Г. (2006). Инактивация Zygosaccharomyces bailii во фруктовых соках под воздействием тепла, высокого гидростатического давления и импульсных электрических полей. J. Food Sci. 63, 1042–1044. DOI: 10.1111 / j.1365-2621.1998.tb15850.x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Расо, Дж., Frey, W., Ferrari, G., Pataro, G., Knorr, D., Teissie, J., et al. (2016). Рекомендации руководящие принципы по ключевой информации, которую необходимо сообщать при исследованиях применения технологии PEF в пищевых продуктах и биотехнологических процессах. Innov. Food Sci. Emerg. Технол . 37, 312–321. DOI: 10.1016 / j.ifset.2016.08.003

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рего Д., Редондо Л. М., Геральдес В., Коста Л., Навальо Дж. И Перейра М. Т. (2015). Борьба с хищниками в культурах микроводорослей в промышленных масштабах с помощью импульсных электрических полей. Биоэлектрохимия 103, 60–64. DOI: 10.1016 / j.bioelechem.2014.08.004

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рейнеке К., Шоттроф Ф., Менесес Н. и Кнорр Д. (2015). Стерилизация жидких пищевых продуктов импульсными электрическими полями — инновационный сверхвысокотемпературный процесс. Фронт. Microbiol. 6: 400. DOI: 10.3389 / fmicb.2015.00400

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шерер, Д., Краст, Д., Фрей, В., Мюллер, Г., Ник, П., и Гасбет, К. (2019). Восстановление белка из Chlorella vulgaris с помощью импульсного электрического поля (PEF) опосредуется ферментативным процессом после гибели клетки. Algal Res . 41: 101536. DOI: 10.1016 / j.algal.2019.101536

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шенбах, К. Х., Джоши, Р. П., Колб, Дж. Ф., Чен, Н., Стейси, М., Блэкмор, П. Ф. и др. (2004). Ультракороткие электрические импульсы открывают новые ворота в биологические клетки. Proc. IEEE 92, 1122–1136. DOI: 10.1109 / JPROC.2004.829009

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шенбах К. Х., Петеркин Ф. Э., Олден Р. У. и Биби С. Дж. (1997). Влияние импульсных электрических полей на биологические клетки: эксперименты и приложения. IEEE Trans. Плазма Sci . 25, 284–292. DOI: 10.1109 / 27.602501

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Смит, К. К., Ной, Дж. К., и Крассовска, В. (2004). Модель создания и эволюции стабильных электропор для доставки ДНК. Biophys. J . 86, 2813–2826. DOI: 10.1016 / S0006-3495 (04) 74334-9

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Songnuan, W., and Kirawanich, P. (2012). Воздействие на ранний рост Arabidopsis thaliana путем воздействия на семена наносекундного импульсного электрического поля. J. Electrostat. 70, 445–450. DOI: 10.1016 / j.elstat.2012.06.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Steuer, A., Wolff, C. M., von Woedtke, T., Вельтманн, К.-Д., и Кольб, Дж. Ф. (2018). Стимуляция клеток против гибели клеток, вызванная последовательным воздействием импульсных электрических полей и холодной плазмы атмосферного давления. PLoS ONE 13: e0204916. DOI: 10.1371 / journal.pone.0204916

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

‘т Лам, Г. П., Постма, П. Р., Фернандес, Д. А., Тиммерманс, Р. А. Х., Вермюэ, М. Х., Барбоза, М. Дж. И др. (2017). Импульсное электрическое поле для высвобождения белка микроводорослей Chlorella vulgaris и Neochloris oleoabundans . Algal Res. 24, 181–187. DOI: 10.1016 / j.algal.2017.03.024

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Такаки К., Канесава К., Ямазаки Н., Мукаигава С., Фудзивара Т., Такахаси К. и др. (1984). Применение импульсного генератора IES для выращивания грибов. IEEE 30, 5393–5395.

Google Scholar

Тейси, Дж. (2017). «Критическое электрическое поле и трансмембранное напряжение для образования липидных пор в экспериментах», в справочнике по электропорации , изд.Д. Миклавчич (Нью-Йорк, Нью-Йорк: Springer International Publishing AG, 25–43.

Google Scholar

Тейси, Дж., Гольцио, М., и Рольс, М. П. (2005). Механизмы электропроницаемости клеточных мембран: мини-обзор наших нынешних (недостающих?) Знаний. Biochim. Биофиз. Acta Gen. Subj. 1724, 270–280. DOI: 10.1016 / j.bbagen.2005.05.006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Toepfl, S. (2011). Обработка пищевых продуктов импульсным электрическим полем — масштабирование от лабораторных до промышленных. Methodia Food Sci. 1, 776–779. DOI: 10.1016 / j.profoo.2011.09.117

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Топфл, С., Хайнц, В., Кнорр, Д. (2005). «Обзор обработки импульсным электрическим полем для пищевых продуктов», в Emerging Technologies for Food Processing: An Overview (New York, NY: Elsevier Ltd., 69–97.

)

Google Scholar

Топфл С., Хайнц В. и Кнорр Д. (2006a). «Применение технологии импульсных электрических полей в пищевой промышленности», в Pulsed Electric Fields Technology for the Food Industry , eds J.Расо и В. Хайнц (Бостон, Массачусетс: Springer), 197–225. 197–221. DOI: 10.1007 / 978-0-387-31122-7_7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Топфл, С., Матис, А., Хайнц, В., и Кнорр, Д. (2006b). Обзор: потенциал высокого гидростатического давления и импульсных электрических полей для энергоэффективного и экологически чистого производства пищевых продуктов. Food Rev. Int. 22, 405–423. DOI: 10.1080 / 87559120600865164

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Влияние электрического поля при осаждении тонких пленок диоксида кремния методом плазменного осаждения атомных слоев: экспериментальное и расчетное исследование

* Соответствующие авторы

Институт прикладной физики Йенского университета имени Фридриха Шиллера, Albert-Einstein-Str.15, 07745 Йена, Германия

^б Институт исследования материалов Отто Шотта, Йенский университет имени Фридриха Шиллера, Fraunhoferstr. 6, 07743 Йена, Германия

^с Департамент прикладной физики Технологического университета Эйндховена, П.O. Box 513, Эйндховен, Нидерланды

^d Институт прикладной оптики и точного машиностроения им. Фраунгофера IOF, Albert-Einstein-Str. 7, 07745 Йена, Германия

^e Институт физики твердого тела, Университет Фридриха Шиллера, Йена, Helmholtzweg 5, 07743 Йена, Германия

^f Кафедра материаловедения (CMS), Институт исследования материалов Отто Шотта, Университет Фридриха Шиллера, Йена, Löbdergraben 32, 07743 Йена, Германия

Корреляция возмущенного электрического поля динамо и переноса термосферной плазмы с разнообразным по широте полным электронным содержанием во время фазы восстановления от геомагнитной бури Дибенду Сур, Жасмин Фирдаус, Рактима Датта, Афина Чакраборти :: SSRN

6 стр. Размещено: 21 янв 2020

См. Все статьи Дибьенду Сур Технологический институт Нарулы (NIT)
Технологический институт Нарулы (NIT)
Технологический институт Нарулы (NIT)
Технологический институт Нарула (NIT)
Дата написания: 10 января 2020 г.
Аннотация
Настоящая статья устанавливает положительную корреляцию между широтной протяженностью возмущенного электрического поля динамо (DDEF) с интенсивностью геомагнитной бури в октябре 2003 года с использованием приемников полного электронного содержания (TEC), расположенных на разных широтах в долготе Азиатско-Тихоокеанского региона.Процесс переноса термосферной плазмы также влияет на ПЭС в приэкваториальной области.
Ключевые слова: DDEF, перенос термосферной плазмы, ПЭС, различные широты, широтная протяженность
Рекомендуемое цитирование: Предлагаемая ссылка
Сур, Дибьенду и Фирдаус, Жасмин и Датта, Рактима и Чакраборти, Афина, Корреляция возмущенного электрического поля динамо и термосферного переноса плазмы с широтно различным полным электронным содержанием во время фазы восстановления от геомагнитной бури (10 января 2020 г.

Главное по теме «Электрическое поле. Электрические заряды» | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко

Электрический ток в различных средах шпаргалка

Потенциал электрического поля системы зарядов конспект кратко

Шпаргалка по теме электрическое поле

Краткий конспект по физике энергия электрического поля

Физика сверхпроводимость шпор

Конспект урока «Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции»

Электрическое поле. Напряжённость электрического поля

Взаимодействие заряженных тел. Электрическое поле. Физика, 8 класс: уроки, тесты, задания.

Конспект урока физики на тему «Электрическое поле» (10 класс)

Электрическое поле: деление электрического заряда и электроскоп. План-конспект урока по физике (8 класс) на тему: Делимость электрического заряда

Предварительный просмотр:

Для чего нужны электроскоп и электрометр?

Деление электрического заряда

Сущность электрического поля

Рекомендуем также

Электрическое поле и его характеристики

Experiment 16 Electric Field And Electric Potential, Lab Report — Experiment 16 Electric Field and

Комментарии

Предварительный текст

Введение в электрические и магнитные поля промышленной частоты.

Abstract

Избранные ссылки

Резюме PS18-21: Воздействие импульсным электрическим полем (PEFE), применяемое при раке груди: A потенциальная нормотермическая клиническая терапия рака

Реферат

Frontiers | Перспективы обработки импульсным электрическим полем в биопромышленности

Введение

Обработка импульсным электрическим полем в биопромышленности

Основные принципы обработки импульсного электрического поля

Инактивация микробов с помощью PEF

Экстракция клеточных соединений обработкой PEF

нсПЭФ-индуцированная стимуляция роста

Выводы

Заявление о доступности данных

Авторские взносы

Финансирование

Конфликт интересов

Благодарности

Список литературы

alexxlab

Добавить комментарий Отменить ответ