Какое электрическое поле называется электростатическим — MOREREMONTA
Электрическим полем называют одну из сторон электромагнитного поля, характеризующуюся воздействием на электрически заряженную частицу с силой, пропорциональной заряду частицы и не зависящей от ее скорости.
Электростатическое поле – это частный вид электрического поля. Оно создается совокупностью электрических зарядов, неподвижных в пространстве (по отношению к наблюдателю) и неизменных во времени.
Электрический заряд является одной из основных характеристик частиц и тел, определяющей их взаимодействие с внешним электромагнитным полем, а также их взаимосвязь с собственным электромагнитным полем.
Существует наименьший электрический заряд, который называется элементарным электрическим зарядом (заряд протона и электрона).
Электрический заряд бывает положительным и отрицательным.
Под электрическим зарядом тела понимают скалярную величину, равную алгебраической сумме элементарных электрических зарядов в этом теле.
При рассмотрении поля в веществе различают свободные заряды и связанные заряды.
Единицей электрического заряда является (в СИ) кулон (Кл).
Взаимодействие между неподвижными электрическими зарядами описывается законом Кулона.
электростатическое поле — Электрическое поле неподвижных заряженных тел при отсутствии в них электрических токов. [ГОСТ Р 52002 2003] электростатическое поле Электрическое поле неподвижных электрических зарядов. Принципы рассматриваемого поля используются при создании… … Справочник технического переводчика
Электростатическое поле — совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и объеме веществ, материалов, изделий. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ — электрич. поле неподвижных электрич. зарядов, осуществляющее вз ствие между ними. Как и перем. электрич. поле, Э. п. характеризуется напряжённостью электрич. поля К отношением силы, действующей со стороны поля на заряд, к величине заряда. Силовые … Физическая энциклопедия
ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
Электростатическое поле — совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и объеме веществ, материалов, изделий. Источник: МСанПиН 001 96. Санитарные нормы допустимых уровней физических факторов … Официальная терминология
электростатическое поле — электрическое поле неподвижных электрических зарядов. * * * ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ, электрическое поле неподвижных и не меняющихся со временем электрических зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними.… … Энциклопедический словарь
электростатическое поле — elektrostatinis laukas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. electrostatic field vok. elektrostatisches Feld, n rus. электростатическое поле, n pranc.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
электростатическое поле — elektrostatinis laukas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Nejudančių elektringųjų dalelių elektrinis laukas. atitikmenys: angl. electrostatic field vok. elektrostatisches Feld, n rus. электростатическое поле, n pranc.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
электростатическое поле — elektrostatinis laukas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. electrostatic field vok. elektrostatisches Feld, n rus. электростатическое поле, n pranc. champ électrostatique, m … Fizikos terminų žodynas
Электростатическое поле — электрическое поле неподвижных электрических зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними. Как и переменное электрическое поле, Э. п. характеризуется напряжённостью электрического поля Е: отношением силы, действующей на заряд, к… … Большая советская энциклопедия
Электрическое поле неподвижных электрических зарядов, осуществляющее взаимодействие между ними, называетсяэлектростатическим полем.
Электростатика –область физики,изучающая неподвижные электрические заряды. Существует два вида электричества: положительное и отрицательное. При появлении одного рода электричества всегда возникает равное количество электричества другого рода. Наличие электрических зарядов двух видов является фундаментальным свойством материи. Исторически название
Рис. 7.1. Шкала электромагнитных излучений
положительного заряда было выбрано случайно. Главное в том, что одноименные заряды отталкиваются, а разноименные – притягиваются. Наша планета представляет собой уравновешенную систему положительных и отрицательных зарядов. Суммарный заряд в изолированной системе всегда остается неизменным.
Электрические заряды в природе состоят из дискретных зарядов постоянной величины, являющихся зарядом электрона.
В 30-х годах XX в. была показана возможность аннигиляции заряда и массы в электромагнитное излучение и, наоборот, рождение пары «электрон – протон» при соударении g — кванта с ядром атома. Замечательным фактом является то, что другие заряженные частицы имеют заряды, кратные по величине заряду электрона. На основании последних теоретических исследований высказывается возможность существования частиц с зарядами, равными 1/3 и 2/3 заряда электрона, но обнаружить их экспериментально не удается.
Два неподвижных электрических заряда взаимодействуют друг с другом с силой, пропорциональной произведению величин зарядов и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними
(7.1)
где q1, q2 – величины зарядов; – единичный вектор, направленный от заряда 1 к заряду 2; F12 – ила, действующая на заряд 2 ( ). Считаем, что |r12|>>|re|, где re – радиус заряда. Умножение на вектор показывает, что сила параллельна линии, соединяющей эти заряды, и равна
k = 8,9875· 10 9 (в СИ).
Электростатическое поле представляет собой стационарное, т. е. не изменяющееся во времени, электрическое поле, создаваемое неподвижными зарядами. Оно является частным случаем электромагнитного поля.
Силовой характеристикойэлектрического поля служит вектор его напряженности:
(7.2)
где F – сила, действующая со стороны поля на неподвижный «пробный» заряд q, помещенный в рассматриваемую точку поля.
Единицей измерения напряженности электрического поля является вольт, деленный на метр (В/м).
Напряженность электростатического поля не зависит от времени. Силовыми линиями называются линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности в этой точке поля. Силовые линии электростатического поля разомкнуты. Они начинаются на положительных и оканчиваются на отрицательных зарядах.
Напряженность электрического поля системы точечных зарядов равна векторной сумме напряженностей полей, создаваемых каждым из этих зарядов в отдельности (принцип суперпозиции):
(7.3)
Энергетической характеристикой электрического поля является потенциал.
Потенциалом φ(В) в данной точке поля называется скалярная величина, численно равная потенциальной энергии Wn единичного положительного заряда, помещенного в эту точку:
(7.4)
Работа, которая совершается силами электростатического поля при перемещении точечного электрического заряда q, равна произведению этого заряда на
Если точка 2 находится в бесконечности, то Wп2 = 0 и принимается, что j2 = 0. Работа перемещения заряда q из точки 1 в бесконечность:
(7.5)
Часто за нуль потенциала принимается не значение его в бесконечности, а значение потенциала Земли. Это несущественно, ибо во всех практических работах важно знать разность потенциалов между двумя точками, а не абсолютные значения потенциалов в этих точках.
Эквипотенциальной поверхностьюназывается геометрическое место точек в электростатическом поле, имеющих одинаковый потенциал.
Связь между напряженностью и потенциалом электростатического поля:
(7.6)
Магнитное поле
Магнитное поле существует вокруг проводников с током и постоянных магнитов.
Магнитное поле создается только движущимися зарядами. Опыты показывают, что сила, действующая со стороны магнитного поля на движущуюся в этом поле заряженную частицу, подчиняется следующим закономерностям:
1. Сила Fм всегда перпендикулярна вектору скорости частицы.
2. Отношение не зависит ни от заряда частицы, ни от модуля ее скорости по отдельности.
3. При изменении направления скорости частицы в точке А поля модуль силы Fм изменяется от 0 до максимума, который зависит не только от произведения , но также от значения в точке А
(7.7)
Магнитная индукциячисленно равна отношению силы, действующей на заряженную частицу со стороны магнитного поля, к произведению абсолютного значения заряда и скорости частицы, если направление скорости частицы таково, что эта сила максимальна.
Вектор направлен перпендикулярно вектору силы Fм(max), действующей на положительно заряженную частицу, и вектору скорости частицы так, что из конца вектора вращение по кратчайшему расстоянию от направления силы к направлению скорости видно происходящим против часовой стрелки. Иначе говоря, вектора Fм(max), и образуют правую тройку (рис. 7.2).
Рис. 7.2. Направление вектора магнитной индукции
Для графического изображения стационарного (не изменяющегося со временем) МП используют линии магнитной индукции.
Линиями магнитной индукции(силовыми линиями МП) называют линии, проведенные в МП так, что в каждой точке поля касательная к линии магнитной индукции совпадает с направлением вектора магнитной индукции в этой точке.
Линии индукции МП не могут ни начинаться, ни кончаться: они либо замкнуты, либо бесконечно навиваются на некоторую поверхность.
Сила, действующая на заряд со стороны МП в общем случае:
. (7.8)
где a – угол между векторами скорости и магнитной индукции.
Если на движущуюся частицу действует одновременно электрическое и магнитное поле, то результирующая сила (сила Лоренца)
(7.9)
Магнитным потоком (потоком вектора B магнитной индукции) сквозь малую поверхность площадью dS называется физическая величина
где – единичный вектор нормали к площадке dS; Bn – проекция вектора на направление нормали.
Малая площадка dS выбирается так, чтобы ее можно было считать плоской, а МП в ее пределах – однородным.
Магнитный поток сквозь произвольную поверхность S
(7.10)
Если МП однородное, а поверхность S плоская, то
Плотность магнитного потока –поток через единицу площади – есть магнитная индукция:
Единицей измерения плотности магнитного потока (магнитной индукции) является тесла:
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:
Лучшие изречения: Сдача сессии и защита диплома — страшная бессонница, которая потом кажется страшным сном. 8811 — | 7169 — или читать все.
91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.
Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно
1.3 Напряженность электрического поля
Электрическое поле. Для объяснения природы электрических взаимодействий заряженных тел необходимо допустить наличие в окружающем заряды пространстве физического агента, осуществляющего это взаимодействие. В соответствии с теорией близкодействия, утверждающей, что силовые взаимодействия между телами осуществляются через посредство особой материальной среды, окружающей взаимодействующие тела и передающей любые изменения таких взаимодействий в пространстве с конечной скоростью, таким агентом является электрическое поле.
Электрическое поле создается как неподвижными, так и движущимися зарядами. О наличии электрического поля можно судить, прежде всего, по его способности оказывать силовое действие на электрические заряды, движущиеся и неподвижные, а также по способности индуцировать электрические заряды на поверхности проводящих нейтральных тел.
Поле, создаваемое неподвижными электрическими зарядами, называют стационарным электрическим, или электростатическим полем. Оно представляет собой частный случай электромагнитного поля, посредством которого осуществляются силовые взаимодействия между электрически заряженными телами, движущимся в общем случае произвольным образом относительно системы отсчета.
Напряженность электрического поля. Количественной характеристикой силового действия электрического поля на заряженные тела служит векторная величина E, называемая напряжённостью электрического поля.
E = F / q пр.
Она определяется отношением силы F, действующей со стороны поля на точечный пробный заряд qпр, помещенный в рассматриваемую точку поля, к величине этого заряда.
Понятие «пробный заряд» предполагает, что этот заряд не участвует в создании электрического поля и так мал, что не искажает его, т. е. не вызывает перераспределения в пространстве зарядов, создающих рассматриваемое поле. В системе СИ единицей напряженности служит 1 В / м, что эквивалентно 1 Н / Кл.
Напряженность поля точечного заряда. Используя закон Кулона (1.1) найдем выражение для напряжённости электрического поля, создаваемого точечным зарядом q в однородной изотропной среде на расстоянии r от заряда:
(1.2)
В этой формуле r – радиус-вектор, соединяющий заряды q и qпр. Из (1.2) следует, что напряжённость E поля точечного заряда q во всех точках поля направлена радиально от заряда при q > 0 и к заряду при q < 0.
Принцип суперпозиции. Напряжённость поля,
создаваемого системой неподвижных точечных зарядов q1, q2, q3, ¼, qn,
равна векторной сумме напряжённостей электрических полей, создаваемых
каждым из этих зарядов в отдельности:
где ri – расстояние между зарядом qi и рассматриваемой точкой поля.
Принцип суперпозиции, позволяет рассчитывать не только напряжённость поля системы точечных зарядов, но и напряженность поля в системах, где имеет место непрерывное распределение заряда. Заряд тела можно представить как сумму элементарных точечных зарядов dq.
При этом, если заряд распределен с линейной плотностью t, то dq = t dl; если заряд распределен с поверхностной плотностью s, то dq = dl и dq = r dl, если заряд распределен с объёмной плотностью r.
Графическое изображение электрического поля. Метод графического изображения электрического поля был предложен английским физиком Майклом Фарадеем. Суть метода заключается в том, что на чертеже изображаются непрерывные линии, которые называют линиями напряженности, или силовыми линиями.
Правило построения линий напряженности заключается в том, что касательные к ним в каждой точке чертежа совпадают с направлением вектора напряженности поля в изображаемой точке.
Таким образом, силовые линии имеют то же направление, что и напряжённость поля и не пересекаются, так как в каждой точке электрического поля вектор E имеет лишь одно направление.
С помощью силовых линий можно дать количественную характеристику напряжённости электрического поля. Для этого густота, или плотность, силовых линий выбирается пропорционально модулю вектора напряженности. Плотность силовых линий определяется как число линий, пронизывающих единичную поверхность в направлении, перпендикулярном к этой поверхности.
Изображение силовых линий позволяет получать картину поля, которая наглядно показывает, чему равна напряженность в разных частях поля и как она изменяется в пространстве.
Индукция электрического поля. Напряженность электрического поля является силовой характеристикой поля и определяется не только зарядами, создающими поле, но зависит и от свойств среды, в которой находятся эти заряды.
Часто бывает удобно исследовать электрическое поле, рассматривая только заряды и их расположение в пространстве, не принимая во внимание свойств окружающей среды. Для этой цели используется векторная величина, которая называется электрической индукцией или электрическим смещением. Вектор электрической индукции D в однородной изотропной среде связан с вектором напряженности Е соотношением
.
Единицей измерения индукции электрического поля служит 1 Кл/ м2. Направление вектора электрического смещения совпадает с вектором Е. Графическое изображение электрического поля можно построить с помощью линий электрической индукции по тем же правилам, что и для линий напряженности.
Вычисление характеристик электрического поля во многих случаях сильно упрощается применением важной теоремы, излагаемой ниже.
Вопросы
1) Какие поля называются электростатическими
2) Что такое напряженность электростатического поля. Каково направление вектора напряженности. Какова размерность
3) Изобразите качественно линии поля Е для следующих систем зарядов: а) точечного заряда; б) однородного электрического поля; в) диполя. Изобразите также эквипотенциальные поверхности
4) Какие системы зарядов создают однородное поле
5) Точечный заряд q находится в начале координат. Написать выражение для напряженности поля заряда. Ответ выразить через а) радиус вектор точки r; б) декартовы координаты x, y, z
6) Как определяется вектор электрического смещения. Каково его направление и что он характеризует
наверх
Электростатическое поле. Принцип суперпозиции – онлайн-тренажер для подготовки к ЕНТ, итоговой аттестации и ВОУД
Электростатическое поле – поле, созданное неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами (при отсутствии электрических токов). Электрическое поле представляет собой особый вид материи, связанный с электрическими зарядами и передающий действия зарядов друг на друга.
Если в пространстве имеется система заряженных тел, то в каждой точке этого пространства существует силовое электрическое поле. Оно определяется через силу, действующую на пробный заряд, помещенный в это поле. Пробный заряд должен быть малым, чтобы не повлиять на характеристику электростатического поля.
Электрическое поле называют однородным, если вектор его напряженности одинаков во всех точках поля.
Основные характеристики электростатического поля:
- напряженность \(E\);
- потенциал φ.
Силовые линии электростатического поля
Силовые линии электростатического поля имеют следующие свойства:
- Всегда незамкнуты: начинаются на положительных зарядах (или на бесконечности) и заканчиваются на отрицательных зарядах (или на бесконечности).
- Не пересекаются и не касаются друг друга.
- Густота линий тем больше, чем больше напряженность, то есть напряженность поля прямо пропорциональна количеству силовых линий, проходящих через площадку единичной площади, расположенную перпендикулярно линиям.
Исследуем метод определения модуля и направления вектора напряженности Е в каждой точке электростатического поля, которое создается системой неподвижных зарядов \(Q_1,\) \(Q_2,\dots,\ Q_n.\) Опыт подтверждает, что к кулоновским силам применим сформулированный в механике принцип независимости действия сил, значит результирующая сила F, которая действует со стороны поля на пробный заряд \(Q_0\), будет равна векторной сумме сил \(F_0\), которые приложены к нему со стороны каждого из зарядов Qi:
\(F=\sum\limits_{i=1}^nF_i\) (1).nE_i\) (2).
Формула (2) дает принцип суперпозиции (наложения) электростатических полей: напряженность \(E\) результирующего поля, создаваемого системой зарядов, равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых в данной точке каждым из зарядов в отдельности. Принцип суперпозиции дает возможность рассчитать электростатические поля любой системы неподвижных зарядов, т. к. случай неточечных зарядов всегда можно свести к совокупности точечных зарядов. Принцип суперпозиции также используется для расчета электростатического поля электрического диполя. Электрический диполь – система двух равных по модулю разноименных точечных зарядов \((+Q,-Q),\) расстояние l между которыми значительно меньше расстояния до рассматриваемых точек поля. Вектор, который направленный по оси диполя (прямой, проходящей через оба заряда) от отрицательного заряда к положительному и равный расстоянию между ними, называется плечом диполя l. Вектор
\(p=|Q|1\) (3),
совпадающий по направлению с плечом диполя и равный произведению заряда \(\mid Q\mid\) на плечо l, называется электрическим моментом диполя или дипольным моментом (рис. 1).
Что такое электрическое поле?
Электрическое поле — это поле или пространство вокруг электрически заряженного объекта, где любой другой электрически заряженный объект будет испытывать силу.
Электрическое поле измеряется термином, известным как напряженность электрического поля. Если мы поместим положительный единичный заряд рядом с положительно заряженным объектом, положительный единичный заряд будет испытывать силу отталкивания. Благодаря этой силе положительный единичный заряд будет перемещаться от указанного заряженного объекта.Воображаемая линия, по которой движется единичный положительный заряд, называется силовой линией.
Точно так же, если мы поместим положительную единицу в поле отрицательно заряженного объекта, на единицу положительного заряда будет действовать сила притяжения. Благодаря этой силе единичный положительный заряд будет приближаться к упомянутому отрицательно заряженному объекту. В этом случае линия, по которой движется положительный единичный заряд, называется линией силы.
Мы можем разместить положительный блок в любом месте вокруг положительно заряженного объекта, и в каждой позиции, куда мы его помещаем, единичный положительный заряд следует за отдельной линейной силой для перемещения.Следовательно, мы можем сказать, что силовые линии излучаются или выходят из этого заряженного объекта.
Но для отрицательно заряженного объекта эти силовые линии входят в этот отрицательно заряженный объект.
Какова величина электрического поля?
Электрическое поле в точке пространства измеряется как сила, действующая на единичный положительный заряд в этой точке. Когда заряженный объект попадает в электрическое поле другого заряженного объекта, он испытывает силу согласно закону Кулона.
Возьмем заряженный объект с зарядом Q 1 Кулон. Поместим одну единицу положительного заряда на расстоянии r метра от центра Q 1 .
Итак, согласно закону Кулона сила, испытываемая единичным положительным зарядом, равна,
Здесь мы учли, что среда — это воздух или вакуум, в который мы поместили как заряд Q 1 , так и единичный положительный заряд. Сила, испытываемая единичным положительным зарядом, является измерением электрического поля Q 1 в точке, где мы поместили единичный положительный заряд.Этот вектор силы обозначен. Этот термин известен как напряженность электрического поля или напряженность электрического поля.
Теперь поместим заряженный объект Q 2 кулонов в ту же точку, где был помещен единичный положительный заряд.
Два положительно заряженных объекта отталкиваются друг от друга, два отрицательно заряженных объекта отталкиваются друг от друга и два противоположно заряженных объекта притягиваются друг к другу с силой.
Эту силу притяжения или отталкивания можно записать как.
Итак, вектор электрического поля определяет, насколько сильно электрический заряд отталкивается или притягивается зарядом, создавшим электрическое поле.
Какое направление электрического поля?
Когда мы помещаем воображаемую единицу положительного заряда в электрическое поле, единичный положительный заряд начинает двигаться из-за электростатической силы поля. Единичный заряд либо приближается, либо уходит далеко, в зависимости от характера заряда, которым создается поле. Направление движения единичного положительного заряда в поле считается направлением электрического поля. Итак, электрическое поле — это векторная величина.
Статическое электрическое поле
Мы знаем, что в природе присутствуют два типа заряда (i) положительный и (ii) отрицательный. При положительном заряде в основном наблюдается недостаток электронов, а при отрицательном — избыток электронов. Теперь мы можем просто понять концепцию заряда на очень простом примере. Возьмите сухую расческу, расчешите волосы (которые должны быть сухими) два-три раза, а затем поднесите эту расческу к крошечным кусочкам бумаги, вы увидите, что кусочки бумаги притягиваются к расческе.Это самый простой пример электрического заряда и статического электрического поля . Из-за трения происходит движение электронов между гребнем и волосами, поэтому один из них заряжается положительно, а другой — отрицательно, и поскольку бумага нейтральна (то есть не заряжена), они притягиваются к гребню.
Итак, мы можем видеть, что существует сила притяжения между заряженной и нейтральной частицами. Далее было замечено, что существует отталкивание между двумя одинаковыми заряженными частицами и притяжение между двумя противоположно заряженными частицами.Это происходит из-за поля, создаваемого частицей. Это можно понять, если представить себе светящуюся лампочку, лампочку можно принять за заряд, а видимый свет можно сравнить со статическим электрическим полем , характеристика поля аналогична свету в том смысле, что интенсивность поле больше около источника и исчезает по мере удаления от источника. Теперь, с другой точки зрения, мы можем сказать, что статическое электрическое поле — это не что иное, как интенсивное пространство с точки зрения мощности, в котором работа выполняется или должна выполняться в присутствии электрически заряженной частицы, в зависимости от природы заряженной частицы. .
PHY 106: Линии электрического поля
PHY 106: Линии электрического поляГрафик электрического потенциала в Excel
Электрическое поле
С идеей электрического потенциала связана представление об электрическом поле E (r) . Подобно тому, как электрический потенциал связан с потенциальной энергии электрическое поле связано с сила. Если пробный заряд (q 0 ) размещен на r , то сила на тестовом заряде
F = q 0 E (r)Как было сказано ранее, ускорение, испытанное положительно заряженная тестовая частица пропорциональна крутизна склона и в нисходящем направлении.(Помните, что противоположности притягиваются, а симпатии отталкиваются.)
Из приведенных выше данных и F = m a , мы можем говорят, что электрическое поле пропорционально наклону электрический потенциал на самом крутом пути. Более того, электрическое поле направлено вниз по этому пути.
Электрические линии поля
Чтобы лучше представить себе электрическое поле, мы используем так называемые линии электрического поля .
- Линии электрического поля — это линия, которая всегда точек вдоль направления электрического поля (т.е.е. под гору в картинки, которые мы делали).
- Они начинаются с положительных зарядов и заканчиваются отрицательными зарядами.
- Две силовые линии электрического поля не могут пересекаться; в лучшем случае они могут встретиться на платной основе.
- Количество строк в области пропорционально величина электрического поля. (Вы должны увидеть больше на крутом регионы на снимках, которые мы делали).
- Силовые линии электрического поля перпендикулярны (перпендикулярны) эквипотенциальные поверхности. (Это имеет смысл, потому что электрический силовые линии проходят в направлении наибольшего изменения потенциал; а вдоль эквипотенциальных поверхностей потенциал не меняется.)
Укажите на этих участках (или их копии), где находится электрическая потенциал равен нулю и где электрическое поле равно нулю.
СЛЕДУЮЩИЙ
НАЗАД
Разница между электрическим полем и магнитным полем
В чем разница между электрическим полем и магнитным полем?Электрическое и магнитное поля — основы электротехники и электроники.Электрическое поле — это область, окружающая заряженную частицу, а магнитное поле — это область, окружающая магнит. Движущийся заряд создает как электрическое, так и магнитное поле, известное как электромагнитное поле. Эти два поля в некоторой степени связаны, но не зависят друг от друга. Помимо этого, есть много различий между электрическим полем и магнитным полем.
Связанные сообщения:
Прежде чем перейти к различиям между электрическим полем и магнитным полем, мы сначала обсудим их основы.
Электрическое полеЭлектрическое поле определяется как «область вокруг заряда, в которой может ощущаться эффект этого заряда, известная как электрическое поле». Электрическое поле действует на другие заряды.
Заряд может оказывать силу на другие заряды в своем электрическом поле, притягивая или отталкивая их. Путь, по которому крошечный положительный заряд движется в электрическом поле, известен как силовые линии электрического поля.
Обозначается буквой «E».Это измеряется в ньютонах на кулон , что эквивалентно вольт на метр . Прибор, используемый для измерения электрического поля, известен как электрометр . В то время как напряженность поля не может быть определена сама по себе, для ее измерения требуется другой заряд.
Электрическое поле создается либо вокруг электрического заряда (положительного или отрицательного), либо путем изменения магнитного поля во времени.
Электрическое поле визуализируется силовыми линиями или линиями поля.Они представляют собой путь, по которому единичный положительный заряд будет следовать в электрическом поле. Линия электрического поля, создаваемая стационарным зарядом, возникает из положительного заряда и заканчивается отрицательным зарядом. Следовательно, у стационарного положительного заряда линии электрического поля направлены наружу, в то время как у стационарного отрицательного заряда линии электрического поля направлены внутрь. В то время как электрическое поле между двумя положительными и отрицательными зарядами возникает из положительного заряда и заканчивается отрицательным зарядом.
Следовательно, два одинаковых заряда будут отталкивать друг друга, так как их силовые линии электрического поля будут отталкиваться друг от друга. В то время как два противоположных заряда притягиваются друг к другу, поскольку силовые линии их электрического поля притягиваются друг к другу.
Напряженность электрического поля — это силовые линии электрического поля на единицу площади. Он зависит от количества заряда и уменьшается пропорционально квадрату расстояния от источника заряда. Сила, действующая на электрический заряд внутри электрического поля, зависит от количества зарядов и расстояния между ними.
Движущийся заряд не только имеет электрическое поле, но также создает магнитное поле, причем оба заряда взаимно перпендикулярны. Следовательно, электрическое поле и магнитное поле связаны друг с другом. Однако они могут существовать сами по себе, и одно не зависит от другого. Это приводит к другому термину, известному как электромагнит. Электромагнетизм имеет широкий спектр применения в нашей повседневной жизни.
Похожие сообщения:
Уравнение электрического поля:Сила на единицу заряда известна как напряженность электрического поля.
E = F ÷ Q
Где:
Формула силы электрического поля в вольтах на метр выглядит следующим образом:
ε = e ÷ d
Связанные сообщения:
Магнитное полеМагнитное поле — это область вокруг магнита, в которой можно почувствовать действие этого магнита. Полюса других магнитов испытывают силу притяжения или отталкивания внутри магнитного поля.
Магнитное поле создается исходным магнитом или изменяющимся во времени электрическим полем.
Магнитное поле создается « B », и его единица измерения составляет Тл, или Гаусс (Гс) . Прибор, используемый для измерения магнитного поля, называется магнитометром.
Магнитное поле может создаваться либо магнитом, либо изменяющимся во времени электрическим полем.
Магнит создает два полюса, называемых северным и южным полюсами. Линия магнитного поля берет начало от северного полюса и переходит в южный полюс магнита.Силовые линии магнитного поля уходят в южный полюс, образуя замкнутый контур. Между тем силовые линии электрического поля не образуют замкнутого контура.
Следовательно, Магнитное поле существует только в диполе, т.е. у него всегда есть два полюса, северный и южный полюса, соединенные замкнутой петлей силовых линий магнитного поля. В то время как электрический может существовать в виде монополя, образуя прямые линии, идущие наружу или внутрь заряда.
Уравнение магнитного поля:
B = Φ b ÷ A
Где:
- B = магнитное поле
- Φ b = магнитный поток
- A = площадь
Связанные сообщения:
Различия между электрическим полем и магнитным полемВ следующей сравнительной таблице показаны основные различия между магнитным полем и электрическим полем.
| Электрическое поле | Магнитное поле |
| Область вокруг электрического заряда, где ощущается его влияние. | Область вокруг магнита, где ощущается его действие. |
| Он оказывает силу отталкивания или притяжения на другие заряды. | Он оказывает силу отталкивания или притяжения на полюса других магнитов. |
| Обозначается символом «E». | Обозначается символом «B». |
| Его формула: E = F / Q. | Его формула: B = Φ b / A. |
| Его единица измерения — ньютон / кулон (Н / Кл) или вольт / метр. | Его единица измерения — Тесла (Тл) или Гаусс (Г), где 1 Тесла = 10 000 Гаусс. |
| Измеряется электрометром. | Измеряется с помощью магнитометра. |
| Он по своей природе создается вокруг заряда или путем изменения магнитного поля. | Он создается вокруг магнита или изменением электрического поля. |
| Электрические заряды могут быть как отрицательными, так и положительными, и оба имеют электрические поля сами по себе. | Магнит всегда имеет два полюса, т.е. северный полюс и южный полюс. |
| Линии электрического поля берут начало от положительного заряда и заканчиваются отрицательным зарядом. | Силовые линии магнитного поля берут начало от северного полюса и переходят в южный полюс. |
| Силовые линии электрического поля не образуют замкнутого контура. | Силовые линии магнитного поля образуют замкнутый контур. |
| Это монополярный, то есть одиночный отдельный заряд, имеющий прямые линии электрического поля, направленные наружу или внутрь. | Это диполь, т.е. каждый магнит имеет северный и южный полюс, а силовые линии магнита начинаются от северного полюса к южному полюсу. |
| В электромагнитной волне она колеблется перпендикулярно магнитному полю. | Электромагнитная волна перпендикулярна электрическому полю. |
| Он существует в двух измерениях. | Он существует в трех измерениях. |
| Электрическое поле может работать, т.е. частицы меняют направление и движутся. | Он не может работать, т.е. частицы меняют направление, но не движутся. |
Похожие сообщения:
Electric Fields — Revise.im
Заряд
Подобные заряды отталкиваются, а непохожие — притягиваются. Это связано с электронами на поверхности материала.Чтобы сделать объект заряженным, необходимо добавить или удалить электроны с поверхности материала.
- Электрические проводники — это материалы с избытком свободных электронов.
- Изоляционные материалы — не содержат свободных электронов.
Электрополя
Электрическое поле — это область вокруг заряженной частицы, в которой сила действует на другие заряженные объекты. Электрический заряд $ Q $ измеряется в кулонах ($ C $) и может быть положительным или отрицательным.
Полевые линии
Путь, который пройдет небольшой положительный заряд в электрическом поле, называется линией поля. Направление силовых линий зависит от формы объектов. Силовые линии, составляющие электрическое поле, могут иметь несколько форм:
Для однородного поля силовые линии параллельны друг другу, перпендикулярны пластинам и действуют от положительной пластины к отрицательной. В радиальном поле силовые линии указывают либо к центру заряда, либо от него.{-1} $). Это векторная величина, действующая в направлении движения положительного заряда.
$$ E = \ frac {F} {Q} $$
Где $ F $ — сила в ньютонах, а $ Q $ — заряд в кулонах.
Закон Кулона
Закон Кулона гласит, что величина электростатической силы между двумя заряженными объектами прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату разделения. Отрицательная сила указывает на силу притяжения, а положительная сила указывает на силу отталкивания.{2}}
$Где $ F $ — сила в ньютонах, $ Q_ {1} $ и $ Q_ {2} $ — заряды объектов, $ \ epsilon_ {0} $ — константа, известная как диэлектрическая проницаемость свободного пространства, а $ r $ — расстояние между объектами.
Единое поле
Электрическое поле между двумя параллельными пластинами создает однородное поле с постоянной величиной и направлением напряженности электрического поля. В однородном поле напряженность электрического поля можно рассчитать с помощью:
$$ E = \ frac {V} {d} $$
Где $ V $ — разность потенциалов в вольтах, а $ d $ — расстояние в метрах.{-1} $. Его можно рассчитать как:
$$ V = \ frac {W} {Q} $$
Единица измерения электрического потенциала — вольт ($ V $). Потенциал в точке поля — это работа, совершаемая за кулон для перемещения положительно заряженной частицы из бесконечности в эту точку. Его также можно рассчитать по:
$$ V = \ frac {Q} {4 \ pi \ epsilon_ {0} r} $$
Где $ Q $ — заряд в кулонах, $ \ epsilon_ {0} $ — диэлектрическая проницаемость свободного пространства, а $ r $ — расстояние между центрами заряда.
Можно построить график зависимости электрического потенциала от расстояния до заряда. Градиент графика в точке — это напряженность электрического поля. Для однородного поля образуется прямая линия, поскольку напряженность электрического поля постоянна.
Эквипотенциалы
Эквипотенциалы — это точки равного потенциала в поле. Для однородного поля эквипотенциалы представляют собой линии, расположенные на одинаковом расстоянии между пластинами. В радиальном поле это круговые линии, разделение которых увеличивается по мере увеличения расстояния от центра.
Градиент потенциала в электрическом поле определяется как изменение потенциала на единицу расстояния в заданном направлении. Напряженность электрического поля равна отрицательному градиенту потенциала.
линий электрического поля
линий электрического поляСледующая: Закон Гаусса Up: Закон Гаусса Предыдущая: Закон Гаусса Электрическое поле схематически можно представить в виде набора линий с стрелки на, называется силовыми линиями электрического поля , заполняющими пространство.Силовые линии электрического поля оформляются по следующим правилам:
Направление электрического поля везде касается силовых линий, в смысле стрелок на линиях. Величина поля пропорциональна к числу линий поля на единицу площади, проходящих через небольшую поверхность, нормальную к линиям.Таким образом, силовые линии определяют величину, а также направление электрического поля. В частности, поле сильна в точках, где силовые линии расположены близко друг к другу, и слаба в точках где они далеко друг от друга.
По аналогии, силовые линии электрического поля, связанные с отрицательной точкой заряд — это набор непрерывных, равномерно расположенных (в телесном угле) прямых линий, которые сходятся на зарядке.
Как правило, силовые линии электрического поля, создаваемые фиксированными зарядами, начинаются с положительных зарядов, а заканчиваются отрицательными. заряды и непрерывны и никогда не пересекаются в областях вакуума между зарядами.
Следующая: Закон Гаусса Up: Закон Гаусса Предыдущая: Закон Гаусса Ричард Фицпатрик 2007-07-14
пауков используют электрическое поле Земли, чтобы пролететь сотни миль
31 октября 1832 года молодой натуралист по имени Чарльз Дарвин поднялся на палубу HMS Beagle и понял, что на корабль поднялись тысячи злоумышленников. Повсюду были крошечные красные пауки, каждый миллиметр шириной. Корабль находился в 60 милях от берега, поэтому существа, должно быть, плыли с материковой части Аргентины.«Все веревки были покрыты тонкой паутиной и окаймлены бахромой», — писал Дарвин.
У пауков нет крыльев, но они, тем не менее, могут взлетать. Они взбираются на открытую точку, поднимают живот к небу, вытягивают нити шелка и уплывают. Такое поведение называется раздуванием. Он может уносить пауков от хищников и конкурентов или к новым землям с обильными ресурсами. Но какой бы ни была причина, это явно эффективное средство передвижения. Пауки были обнаружены на высоте двух с половиной миль в воздухе и в 1000 миль от моря.
Принято считать, что полеты на воздушном шаре работают, потому что шелк цепляется за ветер, увлекая за собой паука. Но это не совсем понятно, особенно потому, что пауки летают только при слабом ветре. Пауки не стреляют шелком со своего живота, и кажется маловероятным, что такой легкий ветерок мог быть достаточно сильным, чтобы выдернуть нити, не говоря уже о том, чтобы унести в воздух самые крупные виды или вызвать сильное ускорение взлета паукообразных. Сам Дарвин счел скорость полета пауков «совершенно необъяснимой», а ее причину — «необъяснимой.
Но у Эрики Морли и Дэниела Роберта есть объяснение. Дуэт, который работает в Бристольском университете, показал, что пауки могут ощущать электрическое поле Земли и использовать его, чтобы взлетать в воздух.
Ежедневно во всем мире трескаются около 40 000 гроз, которые все вместе превращают атмосферу Земли в гигантскую электрическую цепь. Верхние слои атмосферы имеют положительный заряд, а поверхность планеты — отрицательный. Даже в солнечные дни с безоблачным небом в воздухе присутствует напряжение около 100 вольт на каждый метр над землей.В условиях тумана или шторма этот градиент может увеличиваться до десятков тысяч вольт на метр.
Пауки-воздушные шары действуют в этом планетарном электрическом поле. Когда их шелк покидает их тела, он обычно накапливает отрицательный заряд. Это отталкивает аналогичные отрицательные заряды на поверхностях, на которых сидят пауки, создавая достаточную силу, чтобы поднять их в воздух. И пауки могут увеличивать эти силы, забираясь на ветки, листья или травинки. Заземленные растения имеют тот же отрицательный заряд, что и земля, на которой они растут, но они выступают в положительно заряженный воздух.Это создает значительные электрические поля между воздухом вокруг них и кончиками их листьев и ветвей — и пауками, вылетающими из этих кончиков.
Эта идея — полет за счет электростатического отталкивания — была впервые предложена в начале 1800-х годов, примерно во время путешествия Дарвина. Питер Горхэм, физик, воскресил эту идею в 2013 году и показал, что она математически правдоподобна. А теперь Морли и Роберт протестировали его на настоящих пауках.
Во-первых, они показали, что пауки могут обнаруживать электрические поля.Они поместили паукообразных на вертикальные полоски картона в центре пластикового ящика, а затем создали электрические поля между полом и потолком такой же силы, что и пауки на открытом воздухе. Эти поля взъерошивали крошечные сенсорные волоски на лапах пауков, известные как трихоботрии. «Это все равно, что натирать воздушный шарик и подносить его к волосам», — говорит Морли.
В ответ пауки совершили ряд движений, называемых ходьбой на цыпочках — они встали на кончики ног и подняли живот в воздух.«Такое поведение наблюдается только перед взлетом на воздух», — говорит Морли. Многим паукам действительно удалось взлететь, несмотря на то, что они находились в закрытых ящиках, в которых не было воздушного потока. А когда Морли выключил электрические поля внутри ящиков, летающие пауки упали.
По словам Анджелы Чуанг из Университета Теннесси, особенно важно знать, что пауки могут физически обнаруживать электростатические изменения в своем окружении. «[Это] основа для множества интересных исследовательских вопросов, — говорит она.«Как различная напряженность электрического поля влияет на физику взлета, полета и посадки? Используют ли пауки информацию об атмосферных условиях, чтобы принимать решения о том, когда разрывать свои сети или создавать новые? »
Воздушные потоки все еще могут играть некоторую роль в полетах на воздушном шаре. В конце концов, те же самые волосы, которые позволяют паукам ощущать электрические поля, также могут помочь им измерить скорость или направление ветра. А Мунсон Чо из Берлинского технического университета недавно показал, что пауки готовятся к полету, поднимая передние лапы против ветра, предположительно, чтобы проверить, насколько он силен.
Тем не менее, исследование Морли и Роберта показывает, что электростатических сил самих по себе достаточно, чтобы подбрасывать пауков в воздух. «Это действительно первоклассная наука», — говорит Горхэм. «Как физику мне казалось совершенно очевидным, что электрические поля играют центральную роль, но я мог только предполагать, как биология может это поддержать. Морли и Роберт довели это до уровня уверенности, который намного превосходит все мои ожидания ».
«Я думаю, что Чарльз Дарвин был бы так же взволнован, если бы прочитал это, как и я», — добавляет он.
| Срок | Определение
| ||
Срок
| Определение
| ||
| Срок | Определение
| ||
| Срок | Определение
| ||
| Срок | Определение
| ||
| Срок | Определение
| ||
