Электрическое поле свойства: Электрическое поле. Свойства электрического поля. — Студопедия — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Электрическое поле. Свойства электрического поля

Похожие презентации:

Влияния состава и размера зерна аустенита на температуру фазового превращения и физико-механические свойства сплавов

Газовая хроматография

Геофизические исследования скважин

Искусственные алмазы

Трансформаторы тока и напряжения

Транзисторы

Воздушные и кабельные линии электропередач

Создание транспортно-энергетического модуля на основе ядерной энергодвигательной установки мегаваттного класса

Магнитные аномалии

Нанотехнологии

1. Электрическое поле. Свойства электрического поля.

Напряженность электрического
поля.
Домашнее задание: п.п.89-92

2. Близкодействие и действие на расстоянии.

• Дальнодействие: действие
осуществляется без участия какого бы
то ни было посредника и мгновенно
передается от одного тела к другому.
• Близкодействие: всякое действие от
одного тела к другому передается с
конечной скоростью от точки к точке
через среду, которую мы не
наблюдаем.

3. Теория близкодействия (М.Фарадей,1791 – 1867)

Неподвижный заряд, q1
Создает
Электрическое поле,
Е1
Действует на
Действует на
Электрическое поле,
Е2
Создает
Другой заряд, q2
2
Электрическое поле — особая форма материи,
существующая вокруг тел или частиц,
обладающих электрическим зарядом, а также в
свободном виде в электромагнитных волнах.
Электрическое поле непосредственно
невидимо, но может наблюдаться по его
действию на заряды.
Электрическое поле действует на
электрические заряды с некоторой
силой.
Поле, созданное покоящимися
электрическими зарядами называется
электростатическим.
4

5. Действие электрического поля на электрические заряды.

•Электрическое поле непосредственно
невидимо, но может наблюдаться по его
действию и с помощью приборов.
•Основным действием электрического поля
является ускорение тел или частиц,
обладающих электрическим зарядом.

6. Свойства электрического поля.

1.Электрическое поле материально, т.е.
существует независимо от наших знаний о
нем.
2.Порождается электрическим зарядом:
вокруг любого заряженного тела
существует электрическое поле.
3.Обнаруживается по действию на заряд.
4.Действует на заряды с некоторой
силой.
5. Поле заряженного тела может
действовать на незаряженное тело.
6.Электрическое поле распространяется в
пространстве с конечной скоростью, равной
скорости света в вакууме.
с≈3·
8
10
м/с.

8. Напряженность электрического поля.

• Для количественного определения
электрического поля вводится силовая
характеристика — напряженность
электрического поля.
• Напряженностью электрического поля
называют векторную физическую
величину, равную отношению силы, с
которой поле действует на положительный
точечный заряд, помещенный в данную
Е=
точку пространства, к величине этого
заряда:
• Единица измерения напряженности:
[E] = 1 Н/Кл = 1 В/м
Напряженность поля точечного
заряда q на расстоянии к от него:

10.

Напряженность электрического поля• Напряженность электрического поля – векторная
физическая величина.
• Направление вектора совпадает в каждой точке
пространства с направлением силы, действующей на
положительный единичный заряд.
• Если в точке А заряд q > 0, то
векторы напряженности и силы
направлены в одну и ту же
сторону;
• при q < 0 эти векторы направлены
в противоположные стороны.
Это означает: направление вектора Е
совпадает с направлением силы,
действующей на положительный заряд, и
противоположно направлению силы,
действующей на отрицательный заряд.
Модуль напряженности
поля точечного заряда
Е=
q>0
Вектор
напряженности
поля в
заданной точке
q<0
Е
Е
Принцип суперпозиции полей:
Опр1.Если в данной точке пространства различные
заряженные частицы создают электрические поля,
напряженности которых Е₁, Е₂ и т.д., то результирующая
напряженность поля в этой точке равна векторной сумме
напряжённостей всех полей:
E₁
E
E₂
q>0
q<0

14.

Принцип суперпозиции электрических полейОпр.2.Принцип суперпозиции:
напряженность электрического
поля, создаваемого системой
зарядов в данной точке
пространства, равна векторной
сумме напряженностей
электрических полей,
создаваемых в той же точке
зарядами в отдельности:
Для наглядного представления электрического
поля используют силовые лини.
Силовая линия (или линия напряженности) — это
воображаемая направленная линия в пространстве,
касательная к которой в каждой точке совпадают с
направлением вектора напряженности в этой точке

16. Силовые линии электрических полей

Силовые линии поля
Силовые
линии
электрического диполя
электрических полей
Силовые линии
кулоновских полей

17. Электрическое поле:

Однородное- поле, напряженность которого во
всех точках пространства одинакова. Таким
можно считать поле в ограниченной области
пространства.
Неоднородное- поле неодинаковой
напряженности в пространстве (все остальные
случаи).

19. Свойства силовых линий электрического поля.

1.Густота линий пропорциональна модулю
напряженности.
2. Не замкнуты.
3.Силовые линии непрерывны.
4.Начинаются на положительных зарядах и
оканчиваются на отрицательных зарядах.
5.Силовые линии не пересекаются.
6.Силовые линии однородного поля
(например, между двумя заряженными
пластинами) параллельны.
7. Внутри проводящего шара напряженность
поля равна нулю, весь заряд его сосредоточен
на поверхности.

English Русский Правила

Электрическое поле. Свойства электрического поля — презентация на Slide-Share.ru 🎓

Первый слайд презентации: Электрическое поле. Свойства электрического поля

Напряженность электрического поля. Домашнее задание: п.п.89-92

Изображение слайда

Слайд 2: Близкодействие и действие на расстоянии

Дальнодействие : действие осуществляется без участия какого бы то ни было посредника и мгновенно передается от одного тела к другому.

Близкодействие : всякое действие от одного тела к другому передается с конечной скоростью от точки к точке через среду, которую мы не наблюдаем.

Изображение слайда

Слайд 3: Теория близкодействия ( М.Фарадей,1791 – 1867)

Неподвижный заряд, q 1 Создает Действует на Электрическое поле, Электрическое поле, Е 1 Е 2 Действует на Создает Другой заряд, q 2

Изображение слайда

Слайд 4

4 Электрическое поле — особая форма материи, существующая вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде в электромагнитных волнах. Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться по его действию на заряды. Электрическое поле действует на электрические заряды с некоторой силой. 2 Поле, созданное покоящимися электрическими зарядами называется электростатическим.

Изображение слайда

Слайд 5: Действие электрического поля на электрические заряды

Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться по его действию и с помощью приборов. Основным действием электрического поля является ускорение тел или частиц, обладающих электрическим зарядом.

Изображение слайда

Слайд 6: Свойства электрического поля

4.Действует на заряды с некоторой силой.

Изображение слайда

Слайд 7

5. Поле заряженного тела может действовать на незаряженное тело. 6. Электрическое поле распространяется в пространстве с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме. с ≈ 3 · 10 8 м/с.

Изображение слайда

Слайд 8: Напряженность электрического поля

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика — напряженность электрического поля. Напряженностью электрического поля называют векторную физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный точечный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда: Единица измерения напряженности: [E] = 1 Н/Кл = 1 В/м Е =

Изображение слайда

Слайд 9

Напряженность поля точечного заряда q на расстоянии к от него:

Изображение слайда

Слайд 10: Напряженность электрического поля

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

Изображение слайда

Слайд 11

Если в точке А заряд q > 0, то векторы напряженности и силы направлены в одну и ту же сторону ; при q < 0 эти векторы направлены в противоположные стороны. Это означает: направление вектора Е совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, и противоположно направлению силы, действующей на отрицательный заряд.

Изображение слайда

Слайд 12

Модуль напряженности поля точечного заряда Е = Вектор напряженности поля в заданной точке q>0 q<0 Е Е

Изображение слайда

Слайд 13

Принцип суперпозиции полей: Опр1. Если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых Е ₁, Е₂ и т.д., то результирующая напряженность поля в этой точке равна векторной сумме напряжённостей всех полей: q>0 q<0 E ₁ E ₂ E

Изображение слайда

Слайд 14: Принцип суперпозиции электрических полей

Опр. 2. Принцип суперпозиции : напряженность электрического поля, создаваемого системой зарядов в данной точке пространства, равна векторной сумме напряженностей электрических полей, создаваемых в той же точке зарядами в отдельности :

Изображение слайда

Слайд 15

Для наглядного представления электрического поля используют силовые лини. Силовая линия (или линия напряженности) — это воображаемая направленная линия в пространстве, касательная к которой в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности в этой точке

Изображение слайда

Слайд 16: Силовые линии электрических полей

Силовые линии кулоновских полей Силовые линии поля электрического диполя

Изображение слайда

Слайд 17: Электрическое поле:

Однородное- поле, напряженность которого во всех точках пространства одинакова. Таким можно считать поле в ограниченной области пространства.

Изображение слайда

Слайд 18

Неоднородное- поле неодинаковой напряженности в пространстве (все остальные случаи).

Изображение слайда

Последний слайд презентации: Электрическое поле. Свойства электрического поля: Свойства силовых линий электрического поля

1.Густота линий пропорциональна модулю напряженности. 2. Не замкнуты. 3.Силовые линии непрерывны. 4.Начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных зарядах. 5.Силовые линии не пересекаются. 6.Силовые линии однородного поля (например, между двумя заряженными пластинами) параллельны. 7. Внутри проводящего шара напряженность поля равна нулю, весь заряд его сосредоточен на поверхности.

Изображение слайда

Электрическое поле | Частная школа. 8 класс

Конспект по физике для 8 класса «Электрическое поле». ВЫ УЗНАЕТЕ: Что такое электрическое поле. Каковы основные свойства электрического поля. Как можно графически изобразить электрическое поле.

Конспекты по физике Учебник физики Тесты по физике

Многочисленные опыты по притяжению или отталкиванию заряженных тел свидетельствуют о том, что электрически заряженные тела взаимодействуют на расстоянии. Но остаётся неясным вопрос о том, как именно одно заряженное тело воздействует на другое.

ОКАЗЫВАЕТ ЛИ ВЛИЯНИЕ ВОЗДУХ НА ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ ЗАРЯДАМИ

Мы вправе задать вопрос: нет ли между заряженными телами какой-либо материальной связи, например невидимых нитей или элементов среды, посредством которых осуществляется взаимодействие? Может быть, здесь главную роль играет воздух, находящийся между заряженными телами? Для проверки обратимся к опыту. Поместим под колокол воздушного насоса заряженный электроскоп и выкачаем из-под него воздух. В безвоздушном пространстве лепестки электроскопа отталкиваются так же, как и в воздушной среде. Следовательно, воздух не является посредником, осуществляющим взаимодействие между заряженными телами.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ

Великий английский физик Майкл Фарадей впервые выдвинул идею, что электрически заряженные тела не действуют друг на друга непосредственно. Каждое из них создаёт в окружающем пространстве электрическое поле.

Понятие поля в современной физике занимает одно из центральных мест. Электрическое поле — это особый вид материи, оно непрерывно в пространстве и оказывает воздействие на другие заряды. По мере удаления от заряда, создающего поле, действие поля ослабевает.

Электрическое поле, как и электрический заряд, можно изучать через его взаимодействие с окружающими телами. Действие электрического поля можно обнаружить, если поместить в это поле какое-либо заряженное тело.

Окончательное развил идеи Фарадея и создал теорию электромагнитных явлений английский учёный Дж. Максвелл.

Идея прямого взаимодействия тел была впервые использована Ньютоном при формулировке закона всемирного тяготения. В учении об электричестве вначале также возникла теория прямого действия на расстоянии через пустоту (теория дальнодействия). Эксперименты подтвердили правильность гипотезы Фарадея, бывшего противником теории дальнодействия.

ПОНЯТИЕ ТОЧЕЧНОГО ЗАРЯДА

Мы уже знаем, что носителем элементарного заряда является электрон. Он входит в состав атомов, из которых построены тела.

Проведём аналогию с задачей о движении тела, для удобства описания которого мы вводили понятие точки и далее говорили о траектории точки, скорости точки и т. п. При изучении электрических явлений и их описании вводится понятие точечного заряда, т. е., говоря о взаимодействии заряженных тел, мы будем рассматривать взаимодействие точечных зарядов.

Итак, точечным зарядом называют заряженное тело, размерами которого можно пренебречь.

СИЛОВЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Наши представления о свойствах электрического поля складываются на основе опытов по взаимодействию заряженных тел.

Главное свойство электрического поля — способность действовать на отдельные заряженные частицы (электроны, ионы, протоны) и на электрически заряженные тела с некоторой силой. Основные характеристики поля можно установить, изучив его действие на точечный (пробный) заряд.

Для наглядности электрическое поле принято изображать при помощи так называемых силовых линий.

Силовые линии поля точечного заряда начинаются на положительном заряде и выходят из него. При этом каждая силовая линия заканчивается на отрицательном заряде.

Изображение электрического поля при помощи силовых линий позволяет наглядно представить степень воздействия поля на заряд: чем гуще силовые у линии, тем сильнее поле действует на заряд.

Силовые линии электрического поля можно наблюдать на опыте. Если мелкие кусочки шерсти насыпать на стеклянную пластинку и поместить её над заряженным телом, то кусочки шерсти под действием электрического поля переориентируются. Они расположатся вдоль силовых линий электрического поля.

Силовые линии нигде не пересекаются. Это показано на примере поля двух одноименных точечных зарядов и двух разноимённых.

Майкл Фарадей (1791—1867) — английский физик и химик, основоположник учения об электромагнитном поле.

Джеймс Клерк Максвелл (1831 — 1879) — английский физик, создатель классической электродинамики, один из основателей статистической физики.

Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Электрическое поле».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Электрическое поле и ионная жидкость сделали платину ферромагнитной

Физика Физики смогли

15:12 09 Апр. 2018

Сложность 4.5

L. Liang et al./ Science Advances, 2018

Нидерландские физики разработали способ получения в платине двумерных ферромагнитных слоев с помощью внешнего электрического поля. В основе предложенного метода лежит использование парамагнитной ионной жидкости в качестве среды, преобразующей изменения электрического поля в возбуждение ферромагнитного порядка в платине, пишут ученые в Science Advances.

Создание методов управления магнитными свойствами материалов с помощью электрического поля — важный шаг при разработке спинтронных устройств, в которых хранение и передача информации осуществляется, в частности, с помощью спиновых токов (подробнее о спинтронике и ее ближайших перспективах вы можете прочитать в нашем материале «Магнетизм электричества»). В некоторых полупроводниковых магнитных материалах или мультиферроиках, в которых ферромагнетизм сочетается с сегнетоэлектрическими свойствами, с помощью внешнего электрического поля удавалось менять намагниченность материалов, однако все существующие на данный момент методы требуют очень больших электрических полей и жестко привязаны к начальным ферромагнитным свойствам материалов, которые обычно появляются только при достаточно низких температурах.

Нидерландские физики из Гронингенского университета под руководством Цзяньтина Е (Jianting Ye) предложили способ управления с помощью электрического поля намагниченностью изначально немагнитного материала — платины. Оказалось, что при помещении платины в парамагнитную ионную жидкость в ее поверхностном слое с помощью изменения электрического поля можно включать и выключать ферромагнитные свойства. В своей работе ученые помещали платиновую пленку толщиной в несколько нанометров в специально синтезированную ионную жидкость, состоящую из органических катионов и парамагнитных анионов FeCl₄^—. Эта ионная жидкость обладает низкой температурой плавления (около −70 градусов Цельсия) и даже при комнатной температуре проявляет парамагнитные свойства, реагируя на внешнее магнитное поле.

Схема устройства, в котором с помощью внешнего электрического поля в платине создается двумерный ферромагнитный слой

L. Liang et al./ Science Advances, 2018

Химическая структура катиона и аниона парамагнитной ионной жидкости

L. Liang et al./ Science Advances, 2018

В этой системе при приложении электрического поля парамагнитные ионы жидкости перемещаются к поверхности платины, взаимодействие с которой приводит к образованию в наружном атомном слое платины ферромагнитной фазы с согласованной ориентацией спинов. Вывод о возникновении магнитного упорядочения в слое платины ученые сделали, наблюдая в платине аномальный эффект Холла — возникновение поперечного электрического поля в проводнике при протекании тока за счет внутренней намагниченности, даже без внешнего магнитного поля.

Оказалось, что холловская проводимость такой системы в зависимости от внешнего поля проявляла выраженный магнитный гистерезис с достаточно большими намагниченностью насыщения и коэрцитивной силой (порядка десятых долей теслы). Обе этих величины при этом растут при увеличении электрического напряжения, необходимого для возбуждения ферромагнетизма.

Зависимость холловского сопротивления от внешнего магнитного поля для платиновых наночастиц с включенными (красные символы) и выключенными (голубые символы) ферромагнитными свойствами

L. Liang et al./ Science Advances, 2018

Интересной особенностью полученных двумерных ферромагнитных слоев платины стало сочетание магнитных свойств с эффектом Кондо — увеличением электрического сопротивления платины при понижении температуры вблизи абсолютного нуля вследствие как раз наличия поверхностного магнитного слоя и влияния спинов на электроны проводимости.

Ученые отмечают, что предложенная ими методика должна быть дополнительно проверена, в частности, с помощью циклических тестов, однако уже сейчас можно утверждать, что парамагнитную ионную жидкость можно использовать как универсальный инструмент для управления ферромагнитными свойствами изначально немагнитных материалов. Использоваться такой подход может в спинтронике для одновременного управления зарядовыми и спиновыми степенями свободы электронов.

Возможность возникновения в магнитных веществах аномального эффекта Холла часто используется для анализа или возбуждения необычных электронных свойств различных материалов. Например, недавно ученые обнаружили аномальный эффект Холла в другом материале — сплаве железа и олова, атомы которого располагаются по узлам треугольно-гексагональной решетки кагоме и в электронной структуре которого из-за внутреннего магнитного поля между двумя дираковскими конусами появляется запрещенная зона. А объединение в слоистые структуры топологического изолятора с аномальным эффектом Холла и сверхпроводящего ниобия помогло физикам впервые обнаружить состояния, которые ведут себя как майорановские частицы.

Александр Дубов

Электрическое поле | Физика

Подвесим на нити заряженную гильзу и поднесем к ней наэлектризованную стеклянную палочку. Даже при отсутствии непосредственного контакта гильза на нити отклоняется от вертикального положения, притягиваясь к палочке (рис. 13).

Заряженные тела, как видим, способны взаимодействовать друг с другом на расстоянии. Как при этом передается действие от одного из этих тел к другому? Может быть, все дело в воздухе, находящемся между ними? Выясним это на опыте.

Поместим заряженный электроскоп (с вынутыми стеклами) под колокол воздушного насоса, после чего выкачаем из-под него воздух. Мы увидим, что и в безвоздушном пространстве листочки электроскопа по-прежнему будут отталкиваться друг от друга (рис. 14). Значит, в передаче электрического взаимодействия воздух не участвует. Тогда посредством чего все-таки осуществляется взаимодействие заряженных тел? Ответ на этот вопрос дали в своих работах английские ученые М. Фарадей (1791—1867) и Дж. Максвелл (1831—1879).

Согласно учению Фарадея и Максвелла, пространство, окружающее заряженное тело, отличается от пространства, находящегося вокруг ненаэлектризованных тел. Вокруг заряженных тел существует электрическое поле. С помощью этого поля и осуществляется электрическое взаимодействие.

Электрическое поле представляет собой особый вид материи, отличающийся от вещества и существующий вокруг любых заряженных тел.

Ни увидеть его, ни потрогать невозможно. О существовании электрического поля можно судить лишь по его действиям.

Простые опыты позволяют установить основные свойства электрического поля.

1. Электрическое поле заряженного тела действует с некоторой силой на всякое другое заряженное тело, оказавшееся в этом поле.

Об этом свидетельствуют все опыты по взаимодействию заряженных тел. Так, например, заряженная гильза, оказавшаяся в электрическом поле наэлектризованной палочки (см. рис. 13), подверглась действию силы притяжения к ней.

2. Вблизи заряженных тел создаваемое ими поле сильнее, а вдали слабее.

Чтобы убедиться в этом, снова обратимся к опыту с заряженной гильзой (см. рис. 13). Начнем приближать подставку с гильзой к заряженной палочке. Мы увидим, что по мере приближения гильзы к палочке угол отклонения нити от вертикали будет становиться все больше и больше (рис. 15). Увеличение этого угла свидетельствует о том, что, чем ближе гильза к источнику электрического поля (наэлектризованной палочке), тем с большей силой действует на нее это поле. Это и означает, что вблизи заряженного тела создаваемое им поле сильнее, чем вдали.

Следует иметь в виду, что не только заряженная палочка своим электрическим полем действует на заряженную гильзу, но и гильза, в свою очередь, своим электрическим полем действует на палочку. В таком взаимном действии друг на друга и проявляется электрическое взаимодействие заряженных тел.

Электрическое поле проявляется и в опытах с диэлектриками. Когда диэлектрик оказывается в электрическом поле, положительно заряженные части его молекул (атомные ядра) под действием поля смещаются в одну сторону, а отрицательно заряженные части (электроны) — в другую сторону. Это явление называют поляризацией диэлектрика. Именно поляризацией объясняются простейшие опыты по притяжению наэлектризованным телом легких кусочков бумаги. Эти кусочки в целом нейтральны. Однако в электрическом поле наэлектризованного тела (например, стеклянной палочки) они поляризуются. На той поверхности кусочка, что ближе к палочке, появляется заряд, противоположный по знаку заряду палочки. Взаимодействие с ним и приводит к притяжению кусочков бумаги к наэлектризованному телу.

Силу, с которой электрическое поле действует на заряженное тело (или частицу), называют электрической силой:

F_эл — электрическая сила.

Под действием этой силы частица, оказавшаяся в электрическом поле, приобретает ускорение а, которое можно определить с помощью второго закона Ньютона:

a = F_эл / m (6.1)

где m — масса данной частицы.

Со времен Фарадея для графического изображения электрического поля принято использовать силовые линии.

Силовые линии электрического поля — это линии, указывающие направление силы, действующей в этом поле на помещаемую в него положительно заряженную частицу. Силовые линии поля, создаваемого положительно заряженным телом, показаны на рисунке 16, а. На рисунке 16, б изображены силовые линии поля, создаваемого отрицательно заряженным телом.

Подобную картину можно наблюдать с помощью простого устройства, называемого электрическим султаном. Сообщив ему заряд, мы увидим, как все его бумажные полоски разойдутся в разные стороны и расположатся вдоль силовых линий электрического поля (рис. 17).

Когда заряженная частица попадает в электрическое поле, ее скорость в этом поле может как увеличиться, так и уменьшиться. Если заряд частицы q>0, то при движении вдоль силовых линий она будет разгоняться, а при движении в противоположном направлении тормозить. Если же заряд частицы q < 0, то все будет наоборот ее скорость будет уменьшаться при движении в направлении силовых линий и увеличиваться при движении в противоположном направлении.

??? 1. Что такое электрическое поле? 2. Чем отличается поле от вещества? 3. Перечислите основные свойства электрического поля. 4. Что указывают силовые линии электрического поля? 5. Как находится ускорение заряженной частицы, движущейся в электрическом поле? 6. В каком случае электрическое поле увеличивает скорость частицы и в каком уменьшает ее? 7. Почему нейтральные кусочки бумаги притягиваются к наэлектризованному телу? 8. Объясните, почему после сообщения электрическому султану заряда его бумажные полоски расходятся в разные стороны.

Экспериментальное задание. Наэлектризуйте о волосы расческу, после чего коснитесь ею маленького кусочка ваты (пушинки). Что при этом произойдет с ватой? Стряхните пушинку с расчески и, когда она окажется в воздухе, заставьте ее парить на одной и той же высоте, подставляя снизу на некотором расстоянии наэлектризованную расческу. Почему пушинка перестает падать? Что будет удерживать ее в воздухе?

Линии электрического поля — свойства и правила

Ключевые понятия

Важность рисования линий электрического поля
Свойства линий электрического поля
Различные модели линий электрического поля

Введение:4 Напряженность электрического поля E в месте вокруг заряда Q определяется небольшим положительным пробным зарядом q. Направление напряженности электрического поля зависит от направления силы F, действующей на положительный пробный заряд.
Понятие линий электрического поля было введено Майклом Фарадеем для изучения напряженности электрического поля и направления электрического поля в различных точках вокруг заряда.
Удобным способом изучения электрического поля является рисование линий, указывающих в направлении электрического поля. Этот образец линий известен как линии электрического поля.
Правила рисования линий электрического поля:
Правило-1
Линии поля из-за положительного заряда:
В случае положительного заряда линии должны начинаться на положительном заряде и заканчиваться на бесконечности.
Таким образом, линии электрического поля направлены наружу или в сторону от положительного заряда.
Правило-2
Линии поля из-за отрицательного заряда: В случае отрицательного заряда линии должны начинаться в бесконечности и заканчиваться на отрицательном заряде.
Таким образом, силовые линии электрического поля направлены внутрь или к отрицательному заряду.
Правило-3
Количество линий, выходящих из положительного заряда или приближающихся к отрицательному, пропорционально величине заряда.
Объект с большим зарядом создает более сильное электрическое поле. Сильное электрическое поле представлено большим количеством линий. Таким образом, о силе электрического поля можно судить по плотности линий.
Правило-4
Никакие две силовые линии одного и того же электрического поля не могут пересекаться.
Объяснение:
Свойства линий электрического поля:
Линии электрического поля являются воображаемыми линиями, визуальным представлением электрического поля.
Линии электрического поля от одного и того же электрического поля никогда не пересекаются друг с другом.
Количество силовых линий определяет напряженность электрического поля. Чем больше линий, тем больше сила.
Касательная, проведенная в точке к силовой линии, дает направление электрической силы, действующей на единичный положительный пробный заряд, удерживаемый в этой точке в электрическом поле.
Линии электрического поля перпендикулярны поверхности заряда.
Линии электрического поля вокруг различных конфигураций зарядов-1
Линии электрического поля для положительного заряда направлены в сторону от заряда, потому что положительный пробный заряд в этом поле будет отталкиваться от положительного заряда.
Линии электрического поля вокруг различных конфигураций зарядов-2
Линии электрического поля для отрицательного заряда направлены к заряду, потому что положительный пробный заряд в этом поле будет притягиваться отрицательным зарядом.
Линии электрического поля вокруг различных конфигураций зарядов-3
На рисунке показано электрическое поле вокруг двух одинаковых положительных (и двух одинаковых отрицательных зарядов) зарядов. Линии радиальные, и от каждого заряда выходит одинаковое количество линий, потому что заряды равны. На большем расстоянии от заряда поле примерно удваивается (5+5 = 10 Кл) от одиночного точечного заряда величиной 5 Кл.
Линии электрического поля вокруг различных конфигураций зарядов-4
На рисунке показано электрическое поле вокруг двух зарядов одинаковой величины, но противоположных знаков. Такая конфигурация заряда называется электрическим диполем. В точке вблизи заряда линии радиальные, и количество линий, выходящих из положительного заряда, равно количеству линий, оканчивающихся на отрицательном заряде.
Линии электрического поля вокруг различных конфигураций зарядов-5
На рисунке показано электрическое поле вокруг двух зарядов разной величины и знака. Здесь количество линий, исходящих из положительного заряда, больше, чем количество линий, заканчивающихся отрицательным зарядом, потому что величина положительного заряда (+4C) больше величины отрицательного заряда (-2C).
Вопрос: 1
Почему силовые линии электрического поля, исходящие из одного и того же источника, никогда не пересекаются?
Ответ:
Электрическое поле вокруг заряда имеет уникальную величину и направление для конкретной точки пространства. Касательная, проведенная к линии электрического поля, дает направление электрического поля в этой точке.
Если две силовые линии электрического поля, исходящие из одного и того же источника, пересекаются, то в одной и той же точке будут две касательные и, следовательно, два направления электрического поля, что невозможно. Вот почему силовые линии электрического поля, исходящие от источника, никогда не пересекаются.
Вопрос: 2
Образуют ли линии электрического поля открытые или замкнутые кривые?
Ответ:
Линии электрического поля никогда не могут образовывать замкнутые петли, поскольку линии никогда не могут начинаться и заканчиваться при одном и том же заряде. Эти силовые линии всегда начинаются с положительного заряда и заканчиваются на отрицательном заряде.
Вопрос: 3
Где на приведенном рисунке напряженность электрического поля больше и где слабее?
Ответ:
Напряженность электрического поля больше в области «А» и «В», так как в этих областях линии электрического поля густо заселены.
Напряженность электрического поля слабее в области «C» и «D», так как в этих областях плотность линий электрического поля очень мала.
Вопрос: 4
Где на данном рисунке электрическое поле однородно, а где неоднородно?
Ответ:
Линии электрического поля однородны в области «А», так как линии электрического поля здесь равноудалены. Линии электрического поля неоднородны в области «В», так как здесь линии электрического поля не равноудалены.
РЕЗЮМЕ
Линии электрического поля:
Удобным способом изучения электрического поля является рисование линий, указывающих в направлении электрического поля. Этот образец линий известен как линии электрического поля.
Свойства линий электрического поля:
Линии электрического поля для положительного заряда направлены в сторону от заряда, потому что положительный пробный заряд в этом поле отталкивался бы от положительного заряда.
Линии электрического поля для отрицательного заряда направлены к заряду, потому что положительный пробный заряд в этом поле будет притягиваться отрицательным зарядом.
Линии электрического поля являются воображаемым визуальным представлением электрического поля.
Линии электрического поля от одного и того же электрического поля никогда не пересекаются друг с другом.
Количество силовых линий определяет напряженность электрического поля. Чем больше линий, тем больше сила.
Касательная, проведенная в точке к силовой линии, дает направление электрической силы, действующей на единичный положительный пробный заряд, удерживаемый в этой точке в электрическом поле.
Линии электрического поля перпендикулярны поверхности заряда.
Multiple Charges — Douglas College Physics 1104 Индивидуальный учебник — зима и лето 2020 г.
Глава 13 Электрический заряд и электрическое поле
Резюме
Расчет общей силы (величина и направление), действующей на испытательный заряд от более чем одного заряда
Описать диаграмму электрического поля положительного точечного заряда; отрицательного точечного заряда с удвоенной величиной положительного заряда
Проведите силовые линии электрического поля между двумя точками с одинаковым зарядом; между двумя точками противоположного заряда.
Рисунки с использованием линий для представления электрических полей вокруг заряженных объектов очень полезны для визуализации силы и направления поля. Поскольку электрическое поле имеет как величину, так и направление, оно является вектором. Как и все векторы, электрическое поле может быть представлено стрелкой, длина которой пропорциональна его величине и которая указывает в правильном направлении. (Например, мы широко использовали стрелки для представления векторов силы.)
На рис. 1 показаны два графических изображения одного и того же электрического поля, создаваемого положительным точечным зарядом [латекс]\boldsymbol{Q}[/латекс]. На рис. 1 (б) показано стандартное представление с использованием сплошных линий. На рис. 1 (б) показаны многочисленные отдельные стрелки, каждая из которых представляет силу, действующую на пробный заряд [латекс]\boldsymbol{q}[/латекс]. Силовые линии представляют собой карту бесконечно малых векторов силы.
Рисунок 1. Два эквивалентных представления электрического поля, обусловленного положительным зарядом Q . (а) Стрелки, обозначающие величину и направление электрического поля. (b) В стандартном представлении стрелки заменены непрерывными силовыми линиями, имеющими то же направление в любой точке, что и электрическое поле. Близость линий напрямую связана с силой электрического поля. Пробный заряд, помещенный в любом месте, почувствует силу в направлении линии поля; эта сила будет иметь силу, пропорциональную плотности линий (например, вблизи заряда). 92}[/латекс]. Это графическое представление, в котором силовые линии представляют направление, а их плотность (т. е. их плотность или число линий, пересекающих единицу площади) представляет силу, используется для всех полей: электростатического, гравитационного, магнитного и других.
Рис. 2. Электрическое поле, окружающее три различных точечных заряда. а) Положительный заряд. (b) Отрицательный заряд равной величины. в) Больший отрицательный заряд.
Во многих ситуациях существует несколько зарядов. Полное электрическое поле, создаваемое несколькими зарядами, представляет собой векторную сумму отдельных полей, создаваемых каждым зарядом. В следующем примере показано, как добавить векторы электрического поля.
Пример 1: Добавление электрических полей
Найдите величину и направление общего электрического поля, вызванного двумя точечными зарядами, [latex]\boldsymbol{q_1}[/latex] и [latex]\boldsymbol{q_2}[/latex ], в начале системы координат, как показано на рисунке 3.
Рисунок 3. Электрические поля E ₁ и E ₂ в начале координат O добавляют к E _{к
6
6. Стратегия
Поскольку электрическое поле является вектором (имеющим величину и направление), мы добавляем электрические поля с помощью тех же векторных методов, что и для других типов векторов. Сначала мы должны найти электрическое поле каждого заряда в интересующей точке, которая в данном случае является началом системы координат (O). Предположим, что имеется положительный пробный заряд, [латекс]\boldsymbol{q}[/латекс], в точке О, который позволяет нам определить направление полей [латекс]\boldsymbol{\textbf{E}_1} [/латекс] и [латекс]\boldsymbol{\textbf{E}_2}[/латекс]. Как только эти поля будут найдены, общее поле можно определить с помощью сложения векторов. 95 \;\textbf{N} / \textbf{C}.} \end{array}[/latex]
В этом решении сохранены четыре цифры, чтобы показать, что [latex]\boldsymbol{E_1}[/latex] ровно в два раза больше [латекс]\boldsymbol{E_2}[/латекс]. Теперь нарисованы стрелки, представляющие величины и направления [латекс]\жирныйсимвол{E_1}[/латекс] и [латекс]\жирныйсимвол{Е_2}[/латекс]. (См. рис. 3.) Направление электрического поля совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, поэтому обе стрелки указывают прямо в сторону от создающих их положительных зарядов. Стрелка для [латекс]\boldsymbol{E_1}[/латекс] ровно в два раза длиннее стрелки для [латекс]\жирныйсимвол{Е_2}[/латекс]. Стрелки в этом случае образуют прямоугольный треугольник и могут быть сложены по теореме Пифагора. Величина полного поля [latex]\boldsymbol{E_{\textbf{tot}}}[/latex] равна 9.{\circ}}[/latex] над осью x .
Обсуждение
В случаях, когда добавляемые векторы электрического поля не перпендикулярны, можно использовать векторные компоненты или графические методы. Полное электрическое поле, найденное в этом примере, является полным электрическим полем только в одной точке пространства. Чтобы найти полное электрическое поле, обусловленное этими двумя зарядами, во всей области, тот же метод необходимо повторить для каждой точки области. Этой невероятно длительной задачи (в пространстве существует бесконечное количество точек) можно избежать, вычислив полное поле в репрезентативных точках и воспользовавшись некоторыми объединяющими свойствами, отмеченными далее.
На рис. 4 показано, как можно нарисовать электрическое поле от двух точечных зарядов, найдя полное поле в репрезентативных точках и нарисовав линии электрического поля, соответствующие этим точкам. Хотя электрические поля от нескольких зарядов более сложны, чем поля одиночных зарядов, легко заметить некоторые простые особенности.
Например, поле слабее между одинаковыми зарядами, о чем свидетельствуют линии, расположенные дальше друг от друга в этой области. (Это связано с тем, что поля от каждого заряда действуют на любой заряд, помещенный между ними, с противоположными силами.) (См. рис. 4 и рис. 5(а).) Кроме того, на большом расстоянии от двух одноименных зарядов поле становится идентичным полю от одного, большего заряда.
На рис. 5(б) показано электрическое поле двух разноименных зарядов. Поле сильнее между зарядами. В этой области поля от каждого заряда имеют одинаковое направление, поэтому их сила складывается. Поле двух разноименных зарядов слабо на больших расстояниях, потому что поля отдельных зарядов направлены в противоположные стороны, и поэтому их силы вычитаются. На очень больших расстояниях поле двух разноименных зарядов выглядит как поле меньшего одиночного заряда.
Рис. 4. Два положительных точечных заряда q ₁ и q ₂ создают результирующее электрическое поле, показанное на рисунке. Поле рассчитывается в репрезентативных точках, а затем сглаживаются линии поля в соответствии с правилами, изложенными в тексте. Рис. 5. (a) Два отрицательных заряда создают указанные поля. Оно очень похоже на поле, создаваемое двумя положительными зарядами, за исключением того, что направления противоположны. Между зарядами поле явно слабее. Отдельные силы на пробном заряде в этой области направлены в противоположные стороны. (b) Два противоположных заряда создают показанное поле, которое сильнее в области между зарядами. Мы используем линии электрического поля, чтобы визуализировать и анализировать электрические поля (линии являются графическим инструментом, а не физическим объектом сами по себе). Свойства силовых линий электрического поля для любого распределения заряда можно резюмировать следующим образом:
Линии поля должны начинаться на положительных зарядах и заканчиваться на отрицательных зарядах или на бесконечности в гипотетическом случае изолированных зарядов.
Количество силовых линий, покидающих положительный заряд или входящих в отрицательный заряд, пропорционально величине заряда.
Сила поля пропорциональна близости линий поля, точнее, пропорциональна количеству линий на единицу площади, перпендикулярных линиям.
Направление электрического поля касается линии поля в любой точке пространства.
Линии поля никогда не могут пересекаться.
Последнее свойство означает, что поле уникально в любой точке. Линия поля представляет направление поля; поэтому, если они пересекутся, поле будет иметь два направления в этом месте (невозможно, если поле уникально).
PhET Explorations: Charges and Fields
Перемещайте точечные заряды по игровому полю, а затем просматривайте электрическое поле, напряжения, эквипотенциальные линии и многое другое. Это красочно, это динамично, это бесплатно.
Рисунок 6. Заряды и поля Чертежи линий электрического поля являются полезным визуальным инструментом. Свойства линий электрического поля для любого распределения заряда таковы:
Линии поля должны начинаться на положительных зарядах и заканчиваться на отрицательных зарядах или на бесконечности в гипотетическом случае изолированных зарядов.
Количество силовых линий, покидающих положительный заряд или входящих в отрицательный заряд, пропорционально величине заряда.
Сила поля пропорциональна близости линий поля, точнее, пропорциональна количеству линий на единицу площади, перпендикулярных линиям.
Направление электрического поля касается линии поля в любой точке пространства.
Линии поля никогда не могут пересекаться.
электрическое поле
трехмерная карта электрической силы, простирающейся в космос от точечного заряда
линии электрического поля
ряд линий, проведенных от точечного заряда, представляющих величину и направление силы, действующей от этого заряда
вектор
количество, имеющее как величину, так и направление
добавление вектора
математическая комбинация двух или более векторов, включая их величины, направления и положения
18.5: Линии электрического поля — множественные заряды
Последнее обновление
Сохранить как PDF
Идентификатор страницы
2551
OpenStax
OpenStax
Цели обучения
К концу этого раздела вы сможете:
Рассчитать общую силу (величину и направление), действующую на испытательный заряд от более чем одного заряда
Описать диаграмму электрического поля положительного точечного заряда; отрицательного точечного заряда с удвоенной величиной положительного заряда
Проведите силовые линии электрического поля между двумя точками с одинаковым зарядом; между двумя точками противоположного заряда.
Рисунки с использованием линий для представления электрических полей вокруг заряженных объектов очень полезны для визуализации силы и направления поля. Поскольку электрическое поле имеет как величину, так и направление, оно является вектором. Как и все векторов , электрическое поле может быть представлено стрелкой, длина которой пропорциональна его величине и которая указывает в правильном направлении. (Например, мы широко использовали стрелки для представления векторов силы.)
На рисунке \(\PageIndex{1}\) показаны два графических изображения одного и того же электрического поля, создаваемого положительным точечным зарядом \(Q\). На рисунке \(\PageIndex{1}\) (b) показано стандартное представление с использованием непрерывных линий. На рисунке \(\PageIndex{1}\) (b) показаны многочисленные отдельные стрелки, каждая из которых представляет силу, действующую на пробный заряд \(q\). Силовые линии представляют собой карту бесконечно малых векторов силы.
Рисунок \(\PageIndex{1}\): два эквивалентных представления электрического поля, обусловленного положительным зарядом \(Q\). (а) Стрелки, обозначающие величину и направление электрического поля. (b) В стандартном представлении стрелки заменены непрерывными силовыми линиями, имеющими то же направление в любой точке, что и электрическое поле. Близость линий напрямую связана с силой электрического поля. Пробный заряд, помещенный в любом месте, почувствует силу в направлении линии поля; эта сила будет иметь силу, пропорциональную плотности линий (например, вблизи заряда). 9{2}\). Это графическое представление, в котором силовые линии представляют направление, а их плотность (т. е. их плотность или число линий, пересекающих единицу площади) представляет силу, используется для всех полей: электростатического, гравитационного, магнитного и других.
Рисунок \(\PageIndex{2}\): Электрическое поле, окружающее три различных точечных заряда. а) Положительный заряд. (b) Отрицательный заряд равной величины. в) Больший отрицательный заряд. Во многих ситуациях существует несколько зарядов. Полное электрическое поле, создаваемое несколькими зарядами, представляет собой векторную сумму отдельных полей, создаваемых каждым зарядом. В следующем примере показано, как добавить векторы электрического поля.
Пример \(\PageIndex{1}\): Добавление электрических полей
Найдите величину и направление полного электрического поля, вызванного двумя точечными зарядами, \(q_{1}\) и \(q_{2}\ ), в начале системы координат, как показано на рисунке \(\PageIndex{3}\).
Рисунок \(\PageIndex{3}\): Электрические поля \(\mathbf{E}_{1}\) и \(\mathbf{E}_{2}\) в начале координат O складываются в \( \mathbf{E}_{tot}\). Стратегия
Поскольку электрическое поле является вектором (имеющим величину и направление), мы добавляем электрические поля с помощью тех же векторных методов, что и для других типов векторов. Сначала мы должны найти электрическое поле каждого заряда в интересующей точке, которая в данном случае является началом системы координат (O). Предположим, что в точке O имеется положительный пробный заряд \(q\), что позволяет определить направление полей \(\mathbf{E}_{1}\) и \(\mathbf{E }_{2}\). Как только эти поля найдены, общее поле может быть определено с использованием 9{5}N/C.\]
В этом решении были сохранены четыре цифры, чтобы проиллюстрировать, что \(E_{1}\) ровно в два раза превышает величину \(E_{2}\). Теперь нарисованы стрелки для обозначения величин и направлений \(\mathbf{E}_{1}\) и \(\mathbf{E}_{2}\). (Рисунок \(\PageIndex{3}\)) Направление электрического поля совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, поэтому обе стрелки указывают прямо в сторону от создающих их положительных зарядов. Стрелка для \(\mathbf{E}_{1}\) ровно в два раза длиннее стрелки для \(\mathbf{E}_{2}\). Стрелки в этом случае образуют прямоугольный треугольник и могут быть сложены по теореме Пифагора. Величина полного поля \(E_{tot}\) равна 9{\circ}\) над осью x .
Обсуждение
В случаях, когда добавляемые векторы электрического поля не перпендикулярны, можно использовать векторные компоненты или графические методы. Полное электрическое поле, найденное в этом примере, является полным электрическим полем только в одной точке пространства. Чтобы найти полное электрическое поле, обусловленное этими двумя зарядами, во всей области, тот же метод необходимо повторить для каждой точки области. Этой невероятно длительной задачи (в пространстве существует бесконечное количество точек) можно избежать, вычислив полное поле в репрезентативных точках и воспользовавшись некоторыми объединяющими свойствами, отмеченными далее.
На рисунке \(\PageIndex{4}\) показано, как можно нарисовать электрическое поле от двух точечных зарядов, найдя полное поле в репрезентативных точках и нарисовав линии электрического поля, соответствующие этим точкам. Хотя электрические поля от нескольких зарядов более сложны, чем поля одиночных зарядов, легко заметить некоторые простые особенности.
Рисунок \(\PageIndex{4}\): Два положительных точечных заряда \(q_{1}\) и \(q_{2}\) создают показанное результирующее электрическое поле. Поле рассчитывается в репрезентативных точках, а затем сглаживаются линии поля в соответствии с правилами, изложенными в тексте. Например, поле слабее между одинаковыми зарядами, как показано линиями, расположенными дальше друг от друга в этой области. (Это связано с тем, что поля от каждого заряда воздействуют противоположными силами на любой заряд, помещенный между ними.) (См. Рисунок \(\PageIndex{4}\) и Рисунок \(\PageIndex{5}\)(a).) Кроме того, на большом расстоянии от двух одинаковых зарядов поле становится идентичным полю от одиночного, большего заряда.
На рисунке \(\PageIndex{5}\)(b) показано электрическое поле двух разноименных зарядов. Поле сильнее между зарядами. В этой области поля от каждого заряда имеют одинаковое направление, поэтому их сила складывается. Поле двух разноименных зарядов слабо на больших расстояниях, потому что поля отдельных зарядов направлены в противоположные стороны, и поэтому их силы вычитаются. На очень больших расстояниях поле двух разноименных зарядов выглядит как поле меньшего одиночного заряда.
Рисунок \(\PageIndex{5}\): (a) Два отрицательных заряда создают показанные поля. Оно очень похоже на поле, создаваемое двумя положительными зарядами, за исключением того, что направления противоположны. Между зарядами поле явно слабее. Отдельные силы на пробном заряде в этой области направлены в противоположные стороны. (b) Два противоположных заряда создают показанное поле, которое сильнее в области между зарядами. Мы используем линии электрического поля для визуализации и анализа электрических полей (линии являются графическим инструментом, а не физической сущностью сами по себе). Свойства силовых линий электрического поля для любого распределения заряда можно резюмировать следующим образом:
Линии поля должны начинаться на положительных зарядах и заканчиваться на отрицательных зарядах или на бесконечности в гипотетическом случае изолированных зарядов.
Количество силовых линий, покидающих положительный заряд или входящих в отрицательный заряд, пропорционально величине заряда.
Сила поля пропорциональна близости линий поля, точнее, пропорциональна количеству линий на единицу площади, перпендикулярных линиям.
Направление электрического поля касается линии поля в любой точке пространства.
Линии поля никогда не могут пересекаться.
Последнее свойство означает, что поле уникально в любой точке. Линия поля представляет направление поля; поэтому, если они пересекутся, поле будет иметь два направления в этом месте (невозможно, если поле уникально).
ИССЛЕДОВАНИЯ PHET: ЗАРЯДЫ И ПОЛЯ
Перемещайте точечные заряды по игровому полю, а затем просматривайте электрическое поле, напряжения, эквипотенциальные линии и многое другое. Это красочно, это динамично, это бесплатно.
Рисунок \(\PageIndex{6}\): Начисления и поля Резюме
Чертежи линий электрического поля являются полезным визуальным инструментом. Свойства линий электрического поля для любого распределения заряда таковы:
Линии поля должны начинаться на положительных зарядах и заканчиваться на отрицательных зарядах или на бесконечности в гипотетическом случае изолированных зарядов.
Количество силовых линий, покидающих положительный заряд или входящих в отрицательный заряд, пропорционально величине заряда.
Сила поля пропорциональна близости линий поля, точнее, пропорциональна количеству линий на единицу площади, перпендикулярных линиям.
Направление электрического поля касается линии поля в любой точке пространства.
Линии поля никогда не могут пересекаться.
Глоссарий
электрическое поле
трехмерная карта электрической силы, простирающейся в космос от точечного заряда
линии электрического поля
ряд линий, проведенных от точечного заряда, представляющих величину и направление силы, действующей от этого заряда
вектор
количество, имеющее как величину, так и направление
добавление вектора
математическая комбинация двух или более векторов, включая их величины, направления и позиции
Наверх
Была ли эта статья полезной?
Тип изделия
Раздел или страница
Автор
ОпенСтакс
Лицензия
СС BY
Версия лицензии
4,0
Программа OER или Publisher
ОпенСтакс
Показать оглавление
нет
Теги
Электрическое поле
линий электрического поля
вектор
векторное сложение
Свойства электрического поля двух коммерческих катушек-восьмерок в ТМС: расчет фокуса и эффективности
Сохранить цитату в файл
Формат:
Резюме (текст)PubMedPMIDAbstract (текст)CSV
Добавить в коллекции
Создать новую коллекцию
Добавить в существующую коллекцию
Назовите свою коллекцию:
Имя должно содержать менее 100 символов
Выберите коллекцию:
Не удалось загрузить коллекцию из-за ошибки
Повторите попытку
Добавить в мою библиографию
Моя библиография
Не удалось загрузить делегатов из-за ошибки
Повторите попытку
Ваш сохраненный поиск
Название сохраненного поиска:
Условия поиска:
Тестовые условия поиска
Эл. адрес:
(изменить)
Который день?
Первое воскресеньеПервый понедельникПервый вторникПервая средаПервый четвергПервая пятницаПервая субботаПервый деньПервый будний день
Который день?
ВоскресеньеПонедельникВторникСредаЧетвергПятницаСуббота
Формат отчета:
SummarySummary (text)AbstractAbstract (text)PubMed
Отправить максимум:
1 шт. 5 шт. 10 шт. 20 шт. 50 шт. 100 шт. 200 шт.
Отправить, даже если нет новых результатов
Необязательный текст в электронном письме:
Создайте файл для внешнего программного обеспечения для управления цитированием
Полнотекстовые ссылки
Эльзевир Наука
Полнотекстовые ссылки
. 2004 г., июль; 115 (7): 1697-708.
doi: 10.1016/j.clinph.2004.02.019.
Аксель Тильшер ¹ , Томас Каммер
Принадлежности
принадлежность
¹ Кафедра психиатрии III, Ульмский университет, Leimgrubenweg 12-14, D-89075 Ulm, BW, Германия. [email protected]
PMID: 15203072
DOI:
10.1016/j.clinph.2004.02.019
Аксель Тильшер и др.
Клин Нейрофизиол.
2004 июль
. 2004 г., июль; 115 (7): 1697-708.
doi: 10.1016/j.clinph.2004.02.019.
Авторы
Аксель Тильшер ¹ , Томас Каммер
принадлежность
¹ Кафедра психиатрии III, Ульмский университет, Leimgrubenweg 12-14, D-89075 Ulm, BW, Германия. [email protected]
PMID: 15203072
DOI:
10.1016/j.clinph.2004.02.019
Абстрактный
Задача: Сравнить две обычно используемые катушки ТМС, а именно двойную катушку Medtronic MC-B70 и двойную катушку Magstim 70 мм, в отношении распределения их электрического поля, индуцированного в коре головного мозга.
Методы: Свойства электрического поля рассчитываются на полушарии, представляющем кору, с использованием модели сферической головы. Конструкции катушек характеризуются несколькими параметрами, такими как фокус, эффективность и глубина стимуляции.
Полученные результаты: Катушки Medtronic и Magstim демонстрируют одинаковые значения фокуса и глубины стимуляции, несмотря на очень разные конструкции катушек. Однако спираль Medtronic примерно в 1,2 раза эффективнее катушки Magstim. Эта разница соответствует разным моторным и зрительным порогам фосфена, полученным в предыдущих физиологических исследованиях, тем самым подтверждая выбранный подход к моделированию катушек. Фокус катушки Medtronic меньше менялся при изменении расстояния между катушкой и корой по сравнению с катушкой Magstim, тогда как обе катушки демонстрировали сходную зависимость от изменения радиуса коры.
Выводы: Сходные значения фокуса и глубины стимуляции указывают на то, что оба типа катушек должны вызывать схожие физиологические эффекты при настройке на разную эффективность. Различные физиологические пороги двух катушек можно проследить до различий в конструкции катушек. В идеале фокальность не должна зависеть ни от расстояния между катушкой и корой, ни от радиуса коры, чтобы обеспечить сопоставимость между субъектами. В частности, в экспериментах по моторному картированию размер результирующих карт зависит от этих двух параметров. Следовательно, они, по крайней мере частично, являются причиной изменчивости между субъектами, наблюдаемой в этих экспериментах.
Похожие статьи
Особенности конструкции магнитной катушки для функциональной магнитной стимуляции.
Линь В. В., Сяо И.Н., Дакка В.
Лин В.В. и др.
IEEE Trans Biomed Eng. 2000 май; 47(5):600-10. дои: 10.1109/10.841332.
IEEE Trans Biomed Eng. 2000.
PMID: 10851804
Трехмерное распределение электрического поля, индуцированного в мозге транскраниальной магнитной стимуляцией с использованием восьмерки и глубокой Н-катушки.
Рот Ю., Амир А., Левковиц Ю., Занген А.
Рот Ю. и др.
Дж. Клин Нейрофизиол. 2007 фев; 24 (1): 31-8. doi: 10.1097/WNP.0b013e31802fa393.
Дж. Клин Нейрофизиол. 2007.
PMID: 17277575
Оценка очагов при транскраниальной магнитной стимуляции двойной и конусной катушками.
Lontis ER, Voigt M, Struijk JJ.
Лонтис Э.Р. и соавт.
Дж. Клин Нейрофизиол. 23 октября 2006 г. (5): 462-71. дои: 10. 1097/01.wnp.0000229944.63011.a1.
Дж. Клин Нейрофизиол. 2006.
PMID: 17016158
Сопоставление фокальной и нефокальной стимуляции магнитной катушки со свойствами нервной системы человека: картирование полей двигательных единиц в моторной коре в отличие от изменения последовательных движений пальцев при стимуляции премоторной SMA.
Амассиан В.Е., Кракко Р.К., Маккаби П.Дж., Бигланд-Ритчи Б., Кракко Д.Б.
Амассиан В.Е. и соавт.
Электроэнцефалог Clin Neurophysiol Suppl. 1991;43:3-28.
Электроэнцефалог Clin Neurophysiol Suppl. 1991.
PMID: 1773769
Обзор.
Технические и практические аспекты магнитной стимуляции нервов.
Джалинус Р.
Джалинус Р.
Дж. Клин Нейрофизиол. 1991 Январь; 8 (1): 10-25. doi: 10. 1097/00004691-1900-00004.
Дж. Клин Нейрофизиол. 1991.
PMID: 2019644
Обзор.
Посмотреть все похожие статьи
Цитируется
Устройства и технологии транскраниальной магнитной стимуляции: систематический обзор.
Гутьеррес М.И., Поблете-Наредо И., Меркадо-Гутьеррес Х.А., Толедо-Пераль Ц.Л., Кинсаньос-Фреснедо Х., Янес-Суарес О., Гутьеррес-Мартинес Х.
Гутьеррес М.И. и соавт.
наук о мозге. 2022 9 сентября; 12 (9): 1218. doi: 10.3390/brainsci12091218.
наук о мозге. 2022.
PMID: 36138954
Бесплатная статья ЧВК.
Обзор.
Картирование межиндивидуальной изменчивости функциональной связи в целях ТМС для большого депрессивного расстройства.
Харита С. , Моми Д., Мацца Ф., Гриффитс Д.Д.
Харита С. и др.
Фронтовая психиатрия. 2022 23 июня; 13:9. doi: 10.3389/fpsyt.2022.9. Электронная коллекция 2022.
Фронтовая психиатрия. 2022.
PMID: 35815008
Бесплатная статья ЧВК.
Маркеры белого вещества и предикторы для субъекта-специфического ответа rTMS при большом депрессивном расстройстве.
Нин Л., Рати Ю., Барбур Т., Макрис Н., Кампродон Дж.А.
Нин Л. и др.
J Аффективное расстройство. 2022 15 февраля; 299: 207-214. doi: 10.1016/j.jad.2021.12.005. Epub 2021 4 декабря.
J Аффективное расстройство. 2022.
PMID: 34875281
Мультилокусная транскраниальная система магнитной стимуляции для направленной электронной стимуляции мозга.
Ниеминен Дж.О., Синисало Х. , Соуза В.Х., Мальми М., Юрьев М., Терво А.Е., Стенроос М., Милардович Д., Корхонен Дж.Т., Копонен Л.М., Ильмониеми Р.Дж.
Ниеминен Дж. О. и соавт.
Мозговой стимул. 2022 янв-февраль;15(1):116-124. doi: 10.1016/j.brs.2021.11.014. Epub 2021 21 ноября.
Мозговой стимул. 2022.
PMID: 34818580
Бесплатная статья ЧВК.
Методология картирования двигателя TMS и надежность: структурированный обзор.
Sondergaard RE, Martino D, Kiss ZHT, Condliffe EG.
Sondergaard RE, et al.
Фронтальные нейроски. 2021 19 августа; 15:709368. doi: 10.3389/fnins.2021.709368. Электронная коллекция 2021.
Фронтальные нейроски. 2021.
PMID: 34489629
Бесплатная статья ЧВК.
Обзор.
Просмотреть все статьи «Цитируется по»
Типы публикаций
термины MeSH
Полнотекстовые ссылки
Эльзевир Наука
Укажите
Формат:
ААД
АПА
МДА
НЛМ
Отправить по номеру
Электрическое поле — Мехатроника
В этой лекции мы узнаем об электрическом поле, свойствах линий электрического поля и принципе суперпозиции. Вы можете посмотреть следующее видео или прочитать письменный учебник ниже.
Два электрически заряженных объекта воздействуют друг на друга. Они также воздействуют друг на друга, даже когда не соприкасаются. Эта сила называется действием на расстоянии силой .
Что такое электрическое поле?
Если у нас есть заряженный объект, мы можем фактически предсказать, что произойдет с другими электрическими зарядами, когда их приблизит к этому объекту.
Заряженный объект изменяет пространство вокруг себя, образуя электрическое поле. Электрическое поле обладает способностью действовать с силой на другой электрический заряд, помещенный в любую точку поля.
Когда мы говорили о Законе Кулона, мы рассматривали силу между двумя зарядами как действие между двумя объектами, а теперь мы будем наблюдать силу как действие, которое электрическое поле оказывает на заряд, входящий в это поле.
Майкл Фарадей был британским ученым и первым ввел понятие электрического поля. Поле может быть:
Любая величина, которой можно присвоить значение во всех точках пространства вокруг источника поля; или
«Регион влияния».
Как работают электрические поля?
Прежде всего, напряженность электрического поля является векторной величиной, имеющей величину и направление. Направление поля в точке на самом деле совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, помещенный в эту точку.
Допустим, имеется положительный точечный заряд, обозначенный заглавной Q. Чтобы увидеть влияние этого заряда на другие заряды, мы внесем в сферу его влияния небольшой положительный пробный заряд, обозначенный буквой q.
Причина, по которой мы используем небольшой тестовый заряд, заключается в том, что нам нужно значение, которое не зависит от размера тестового заряда и зависит только от источника поля и расстояния от этого источника.
Тестовый заряд по определению всегда положительный. Оба заряда создают электрические поля, но большое Q имеет гораздо большую величину, чем маленькое q. Точечный заряд Q изменяет пространство вокруг себя и создает электрическое поле.
Формула электрического поля
Теперь мы можем измерить поле.
Электрическое поле, создаваемое заряженным объектом, фактически представляет собой электрическую силу между объектом и пробным зарядом, деленную на величину этого пробного заряда. Закон Кулона поможет нам найти силу.
Итак, вместо заглавной F мы будем использовать уравнение закона Кулона.
Здесь мы можем заметить, что маленькое q появляется дважды в этом уравнении, поэтому оно сокращается, и мы получаем уравнение, которое включает только точечный заряд.
Наконец, напряженность электрического поля, создаваемого точечным зарядом, равна произведению постоянной Кулона на заряд объекта, создающего поле, деленному на квадрат расстояния между этим объектом и пробным зарядом.
Здесь у нас есть положительный точечный заряд и положительный пробный заряд, и результат имеет положительный знак, что означает, что положительно заряженный объект будет отталкивать положительный пробный заряд. Вот почему на диаграмме электрического поля стрелки направлены наружу.
Для отрицательного точечного заряда и положительного пробного заряда у нас есть сила притяжения, которая показана отрицательным знаком в уравнении.
Диаграмма линий электрического поля для отрицательно заряженного объекта будет выглядеть так же, как и для положительно заряженного объекта, но со стрелками, указывающими внутрь, что означает, что отрицательно заряженный объект Q будет притягивать положительные пробные заряды.
Единицей измерения электрического поля является ньютон/кулон или вольт/метр.
Электрическое поле существует, даже если поблизости нет пробного заряда для его измерения. Точно так же гравитационное поле окружает Землю, даже если поблизости нет «пробной массы» для его измерения.
Если мы знаем значение точечного заряда и значение напряженности электрического поля, мы можем легко рассчитать силу, просто перемножив эти значения.
Пример
Например, у нас есть точечный заряд Q, равный 1×10-8 кулонов. Также у нас есть пробный заряд в 1 кулон на расстоянии 50 см. Итак, какова напряженность электрического поля на расстоянии 50 см от точечного заряда?
Электрическое поле в этой точке будет представлять собой постоянную Кулона, умноженную на заряд, создающий поле, и деленную на квадрат расстояния между точечным зарядом и пробным зарядом. Это равно 9×109 Нм2/C2, умноженное на 1×10-8 C, деленное на (0,5 м)2.
Здесь мы можем вычесть метры и кулоны, что даст нам ньютоны/кулоны. Это равно 90, деленному на 0,25 ньютона/кулона. Наконец, величина электрического поля, создаваемого точечным зарядом на расстоянии 50 см, составляет 360 ньютонов/кулон.
Сила, действующая на пробный заряд, будет равна испытательному заряду, умноженному на величину электрического поля, то есть 1 кулон, умноженный на 360 ньютонов/кулон. Здесь кулоны компенсируются, и сила, действующая на этот 1 кулон заряда, составит 360 ньютонов.
Здесь мы можем заметить, что и точечный заряд, и пробный заряд положительны, поэтому сила будет отталкивающей, а это означает, что сила будет направлена наружу.
Принцип суперпозиции
Принцип суперпозиции применим и к электрическим полям.
Допустим, у нас есть два точечных заряда Q1 и Q2, и мы подносим рядом положительный пробный заряд q. Q1 положительный, а Q2 отрицательный заряд. Сила, которую Q1 прикладывает к q, является отталкивающей, а сила, которую Q2 прикладывает к q, является притягивающей.
Принцип суперпозиции может помочь нам рассчитать полное электрическое поле, создаваемое несколькими точечными зарядами, которое представляет собой просто сумму всех отдельных полей.
Другими словами, полное электрическое поле в точке от системы зарядов, действующих на пробный заряд, равно векторной сумме электрических полей в этой точке от каждого из отдельных зарядов.
Используя уравнение, мы можем рассчитать полное электрическое поле E, которое равно E1 + E2:
Линии электрического поля
Небольшой положительный пробный заряд q, помещенный в различные точки вблизи Q, будет отталкиваться (или притягиваться) Q и будет двигаться по линиям. Эти векторы называются силовыми линиями или линиями электрического поля. Впервые эту концепцию ввел Майкл Фарадей.
Они показывают направление и величину силы, действующей на любой ближайший положительный пробный заряд. На самом деле это направление, в котором будет двигаться мобильный положительный заряд, если его поместить в поле.
Свойства силовых линий электрического поля
Рассмотрим поле между двумя зарядами одинаковой величины, но противоположного знака. Они образуют электрический диполь.
Теперь соединим их электрические поля и создадим суммарное электрическое поле.
Если мы обратим внимание на это полное электрическое поле, то обнаружим четыре важных свойства линий электрического поля.
Линии всегда начинаются с положительных зарядов и заканчиваются с отрицательными зарядами. В нашем примере линии начинаются от положительно заряженного объекта и движутся к отрицательно заряженному. От каждой частицы выходит одинаковое количество линий, потому что величина их зарядов одинакова и противоположна.
Линии поля должны касаться направления поля в любой точке.
Близость линий указывает на силу поля. Чем больше плотность линий, тем больше величина поля, и наоборот.
Линии никогда не пересекаются. Заряд не может идти в двух направлениях одновременно.
Хорошо, это все для этого урока. Надеюсь, вам понравилось и вы узнали что-то новое. В следующем уроке по базовой электронике мы поговорим о работе и потенциале.
Множественные заряды — College Physics
Глава 18 Электрический заряд и электрическое поле
Резюме
Расчет общей силы (величина и направление), действующей на испытательный заряд от более чем одного заряда
Описать диаграмму электрического поля положительного точечного заряда; отрицательного точечного заряда с удвоенной величиной положительного заряда
Проведите силовые линии электрического поля между двумя точками с одинаковым зарядом; между двумя точками противоположного заряда.
Рисунки с использованием линий для представления электрических полей вокруг заряженных объектов очень полезны для визуализации силы и направления поля. Поскольку электрическое поле имеет как величину, так и направление, оно является вектором. Как и все векторы, электрическое поле может быть представлено стрелкой, длина которой пропорциональна его величине и которая указывает в правильном направлении. (Например, мы широко использовали стрелки для представления векторов силы.)
На рис. 1 показаны два графических изображения одного и того же электрического поля, создаваемого положительным точечным зарядом [латекс]{Q}[/латекс]. На рис. 1 (б) показано стандартное представление с использованием сплошных линий. На рисунке 1 (b) показаны многочисленные отдельные стрелки, каждая из которых представляет силу, действующую на тестовый заряд [латекс]{q}[/латекс]. Силовые линии представляют собой карту бесконечно малых векторов силы.
Рисунок 1. Два эквивалентных представления электрического поля, обусловленного положительным зарядом Q . (а) Стрелки, обозначающие величину и направление электрического поля. (b) В стандартном представлении стрелки заменены непрерывными силовыми линиями, имеющими то же направление в любой точке, что и электрическое поле. Близость линий напрямую связана с силой электрического поля. Пробный заряд, помещенный в любом месте, почувствует силу в направлении линии поля; эта сила будет иметь силу, пропорциональную плотности линий (например, вблизи заряда). 92}[/латекс]. Это графическое представление, в котором силовые линии представляют направление, а их плотность (т. е. их плотность или число линий, пересекающих единицу площади) представляет силу, используется для всех полей: электростатического, гравитационного, магнитного и других.
Рис. 2. Электрическое поле, окружающее три различных точечных заряда. а) Положительный заряд. (b) Отрицательный заряд равной величины. в) Больший отрицательный заряд. Во многих ситуациях существует несколько зарядов. Полное электрическое поле, создаваемое несколькими зарядами, представляет собой векторную сумму отдельных полей, создаваемых каждым зарядом. В следующем примере показано, как добавить векторы электрического поля.
Пример 1. Добавление электрических полей
Найдите величину и направление полного электрического поля, вызванного двумя точечными зарядами, [латекс]{q_1}[/латекс] и [латекс]{q_2}[/латекс], в начала системы координат, как показано на рисунке 3.
Рисунок 3. Электрические поля E ₁ и E ₂ в начале координат O добавляются к E _к . Стратегия
Поскольку электрическое поле является вектором (имеющим величину и направление), мы добавляем электрические поля с помощью тех же векторных методов, что и для других типов векторов. Сначала мы должны найти электрическое поле каждого заряда в интересующей точке, которая в данном случае является началом системы координат (O). Предположим, что в точке O имеется положительный пробный заряд [латекс]{q}[/латекс], который позволяет нам определить направление полей [латекс]{\текстбф{Е}_1}[/латекс] и [латекс] {\ textbf {E} _2} [/ латекс]. Как только эти поля будут найдены, общее поле можно определить с помощью сложения векторов. 95 \;\text{N} / \text{C}.} \end{array}[/latex]
В этом решении сохранены четыре цифры, чтобы показать, что [latex]{E_1}[/latex] точно в два раза больше, чем [латекс]{E_2}[/латекс]. Теперь нарисованы стрелки, представляющие величины и направления [latex]{\textbf{E}_1}[/latex] и [latex]{\textbf{E}_2}[/latex]. (См. рис. 3.) Направление электрического поля совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, поэтому обе стрелки указывают прямо в сторону от создающих их положительных зарядов. Стрелка для [latex]{\textbf{E}_1}[/latex] ровно в два раза длиннее стрелки для [latex]{\textbf{E}_2}[/latex]. Стрелки в этом случае образуют прямоугольный треугольник и могут быть сложены по теореме Пифагора. Величина полного поля [латекс] {E_{\text{tot}}}[/латекс] равна 9.{\circ}}[/latex] над осью x .
Обсуждение
В случаях, когда добавляемые векторы электрического поля не перпендикулярны, можно использовать векторные компоненты или графические методы. Полное электрическое поле, найденное в этом примере, является полным электрическим полем только в одной точке пространства. Чтобы найти полное электрическое поле, обусловленное этими двумя зарядами, во всей области, тот же метод необходимо повторить для каждой точки области. Этой невероятно длительной задачи (в пространстве существует бесконечное количество точек) можно избежать, вычислив полное поле в репрезентативных точках и воспользовавшись некоторыми объединяющими свойствами, отмеченными далее.
На рис. 4 показано, как можно нарисовать электрическое поле от двух точечных зарядов, найдя полное поле в репрезентативных точках и нарисовав линии электрического поля, соответствующие этим точкам. Хотя электрические поля от нескольких зарядов более сложны, чем поля одиночных зарядов, легко заметить некоторые простые особенности.
Например, поле слабее между одинаковыми зарядами, о чем свидетельствуют линии, расположенные дальше друг от друга в этой области. (Это связано с тем, что поля от каждого заряда действуют на любой заряд, помещенный между ними, с противоположными силами. ) (См. рис. 4 и рис. 5(а).) Кроме того, на большом расстоянии от двух одноименных зарядов поле становится идентичным полю от одного, большего заряда.
На рис. 5(б) показано электрическое поле двух разноименных зарядов. Поле сильнее между зарядами. В этой области поля от каждого заряда имеют одинаковое направление, поэтому их сила складывается. Поле двух разноименных зарядов слабо на больших расстояниях, потому что поля отдельных зарядов направлены в противоположные стороны, и поэтому их силы вычитаются. На очень больших расстояниях поле двух разноименных зарядов выглядит как поле меньшего одиночного заряда.
Рис. 4. Два положительных точечных заряда q ₁ и q ₂ создают результирующее электрическое поле, показанное на рисунке. Поле рассчитывается в репрезентативных точках, а затем сглаживаются линии поля в соответствии с правилами, изложенными в тексте. Рис. 5. (a) Два отрицательных заряда создают указанные поля. Оно очень похоже на поле, создаваемое двумя положительными зарядами, за исключением того, что направления противоположны. Между зарядами поле явно слабее. Отдельные силы на пробном заряде в этой области направлены в противоположные стороны. (b) Два противоположных заряда создают показанное поле, которое сильнее в области между зарядами. Мы используем линии электрического поля, чтобы визуализировать и анализировать электрические поля (линии являются графическим инструментом, а не физическим объектом сами по себе). Свойства силовых линий электрического поля для любого распределения заряда можно резюмировать следующим образом:
Линии поля должны начинаться на положительных зарядах и заканчиваться на отрицательных зарядах или на бесконечности в гипотетическом случае изолированных зарядов.
Количество силовых линий, покидающих положительный заряд или входящих в отрицательный заряд, пропорционально величине заряда.
Сила поля пропорциональна близости линий поля, точнее, пропорциональна количеству линий на единицу площади, перпендикулярных линиям.
Направление электрического поля касается линии поля в любой точке пространства.
Линии поля никогда не могут пересекаться.
Последнее свойство означает, что поле уникально в любой точке. Линия поля представляет направление поля; поэтому, если они пересекутся, поле будет иметь два направления в этом месте (невозможно, если поле уникально).
PhET Explorations: Charges and Fields
Перемещайте точечные заряды по игровому полю, а затем просматривайте электрическое поле, напряжения, эквипотенциальные линии и многое другое. Это красочно, это динамично, это бесплатно.
Рисунок 6. Заряды и поля Чертежи линий электрического поля являются полезным визуальным инструментом. Свойства линий электрического поля для любого распределения заряда таковы:
Линии поля должны начинаться на положительных зарядах и заканчиваться на отрицательных зарядах или на бесконечности в гипотетическом случае изолированных зарядов.}