Elektrik alanının özellikleri ve karakteristikleri neredeyse tüm teknik uzmanlar tarafından incelenir. Ancak bir üniversite kursu genellikle karmaşık ve anlaşılmaz bir dilde yazılır. Bu nedenle, makale çerçevesinde, elektrik alanlarının özellikleri, herkesin anlayabilmesi için erişilebilir bir şekilde anlatılacaktır. Ek olarak, birbiriyle ilişkili kavramlara (süperpozisyon) ve bu fizik alanının gelişimi için olanaklara özel önem vereceğiz.
Genel bilgi
Modern kavramlara göre, elektrik yükleri birbirleriyle doğrudan etkileşmezler. Bundan ilginç bir özellik ortaya çıkıyor. Bu nedenle, her yüklü cismin çevresindeki uzayda kendi elektrik alanı vardır. Diğer varlıkları etkiler. Elektrik alanlarının özellikleri ilgimizi çeker çünkü alanın elektrik yükleri üzerindeki etkisini ve uygulandığı kuvveti gösterirler. Bundan nasıl bir sonuç çıkarılabilir? Yüklü cisimlerin karşılıklı doğrudan bir etkisi yoktur. Bunun için elektrik alanları kullanılır. Nasıl keşfedilebilirler? Bunu yapmak için, bir test yükü kullanabilirsiniz - olmayan küçük bir nokta parçacık ışını.mevcut yapı üzerinde önemli bir etkisi olacaktır. Peki elektrik alanın özellikleri nelerdir? Üç tane var: gerilim, gerilim ve potansiyel. Her birinin kendi özellikleri ve parçacıklar üzerinde etki alanları vardır.
Elektrik alanı: nedir?
Ancak makalenin ana konusuna geçmeden önce belli bir bilgi birikimine sahip olmanız gerekiyor. Eğer öyleyse, bu kısım güvenle atlanabilir. İlk olarak, bir elektrik alanının varlığının nedeni sorusunu ele alalım. Bunun olabilmesi için bir ücrete ihtiyaç vardır. Ayrıca, yüklü cismin bulunduğu uzayın özellikleri, var olmadığı yerlerden farklı olmalıdır. Burada böyle bir özellik var: Belirli bir koordinat sistemine bir yük yerleştirilirse, değişiklikler anında değil, sadece belirli bir hızda gerçekleşir. Dalgalar gibi uzayda yayılacaklar. Buna, bu koordinat sistemindeki diğer taşıyıcılar üzerinde etkili olan mekanik kuvvetlerin ortaya çıkması eşlik edecektir. Ve işte asıl meseleye geliyoruz! Ortaya çıkan güçler, doğrudan etkinin sonucu değil, niteliksel olarak değişen bir ortam aracılığıyla etkileşimin sonucudur. Bu tür değişikliklerin meydana geldiği alana elektrik alanı denir.
Özellikler
Bir elektrik alanında bulunan bir yük, üzerine etki eden kuvvet yönünde hareket eder. Dinlenme durumuna ulaşmak mümkün mü? Evet, oldukça gerçek. Ancak bunun için elektrik alanın gücünün bazı unsurlarla dengelenmesi gerekir.diğer etki. Dengesizlik oluşur oluşmaz yük yeniden hareket etmeye başlar. Bu durumda yön, daha büyük kuvvete bağlı olacaktır. Birçoğu olsa da, sonuç dengeli ve evrensel bir şey olacaktır. Neyle çalışmanız gerektiğini daha iyi hayal etmek için kuvvet çizgileri tasvir edilmiştir. Yönleri, hareket eden kuvvetlere karşılık gelir. Kuvvet çizgilerinin hem başlangıcı hem de sonu olduğu unutulmamalıdır. Başka bir deyişle, kendilerini kapatmazlar. Pozitif yüklü cisimlerle başlarlar ve negatif olanlarla biterler. Hepsi bu kadar değil, kuvvet çizgileri, teorik arka planı ve pratik uygulamaları hakkında daha ayrıntılı olarak, metinde biraz daha konuşacağız ve bunları Coulomb yasası ile birlikte ele alacağız.
Elektrik alan gücü
Bu özellik, elektrik alanını ölçmek için kullanılır. Bunu anlamak oldukça zordur. Elektrik alanının bu özelliği (kuvvet), uzayda belirli bir noktada bulunan pozitif bir test yükü üzerindeki etki kuvvetinin değerine oranına eşit fiziksel bir niceliktir. Burada özel bir yön var. Bu fiziksel miktar bir vektördür. Yönü, pozitif test yüküne etki eden kuvvetin yönü ile çakışmaktadır. Ayrıca çok yaygın bir soruyu yanıtlamanız ve elektrik alanının güç özelliğinin tam olarak yoğunluk olduğuna dikkat etmeniz gerekir. Ve hareketsiz ve değişmeyen öznelere ne olur? Elektrik alanları elektrostatik olarak kabul edilir. Bir nokta yüküyle çalışırken vegerilim çalışmasına ilgi, kuvvet çizgileri ve Coulomb yasası tarafından sağlanır. Burada hangi özellikler var?
Coulomb Yasası ve kuvvet çizgileri
Bu durumda elektrik alanının kuvvet özelliği, yalnızca ondan belirli bir yarıçap mesafesinde bulunan bir nokta yük için çalışır. Ve eğer bu değeri modulo alırsak, o zaman bir Coulomb alanımız olacak. İçinde, vektörün yönü doğrudan yükün işaretine bağlıdır. Bu nedenle, eğer pozitifse, alan yarıçap boyunca "hareket edecektir". Tersi durumda, vektör doğrudan yükün kendisine yönlendirilecektir. Neler olduğunu ve nasıl olduğunu görsel olarak anlamak için kuvvet çizgilerini gösteren çizimleri bulabilir ve bunlara aşina olabilirsiniz. Ders kitaplarındaki elektrik alanının temel özellikleri, açıklanması oldukça zor olsa da, çizimlerin hakkını vermek gerekir, bunlar yüksek kalitededir. Doğru, kitapların böyle bir özelliğine dikkat edilmelidir: kuvvet çizgilerinin çizimlerini oluştururken, yoğunlukları gerilim vektörünün modülüyle orantılıdır. Bu, bilgi kontrolünde veya sınavda çok yardımcı olabilecek küçük bir ipucu.
Potansiyel
Kuvvetler dengesi olmadığında yük daima hareket eder. Bu bize bu durumda elektrik alanının potansiyel enerjiye sahip olduğunu söyler. Başka bir deyişle, bazı işler yapabilir. Küçük bir örneğe bakalım. Bir elektrik alanı bir yükü bir noktadan hareket ettirdiVe B'de. Sonuç olarak, alanın potansiyel enerjisinde bir azalma var. Bu, iş yapıldığı için olur. Elektrik alanının bu güç özelliği, hareket dış etki altında yapılmışsa değişmeyecektir. Bu durumda potansiyel enerji azalmaz, artar. Ayrıca, elektrik alanının bu fiziksel özelliği, yükü elektrik alanında hareket ettiren, uygulanan dış kuvvetle doğru orantılı olarak değişecektir. Bu durumda yapılan tüm işin potansiyel enerjiyi arttırmaya harcanacağına dikkat edilmelidir. Konuyu anlamak için aşağıdaki örneği ele alalım. Yani pozitif bir yükümüz var. Düşünülmekte olan elektrik alanının dışında bulunur. Bu nedenle, etki o kadar küçüktür ki göz ardı edilebilir. Elektrik alanına bir yük getiren bir dış kuvvet ortaya çıkar. Hareket etmek için gerekli işleri yapar. Bu durumda, alanın kuvvetleri aşılır. Böylece, bir aksiyon potansiyeli ortaya çıkar, ancak zaten elektrik alanının kendisindedir. Bunun heterojen bir gösterge olabileceği unutulmamalıdır. Bu nedenle, her bir pozitif yük birimiyle ilgili enerjiye, o noktadaki alanın potansiyeli denir. Nesneyi belirli bir yere taşımak için harici bir kuvvet tarafından yapılan işe sayısal olarak eşittir. Alan potansiyeli volt cinsinden ölçülür.
Voltaj
Herhangi bir elektrik alanında, pozitif yüklerin yüksek potansiyele sahip noktalardan bu parametrenin düşük değerlerine sahip olanlara nasıl "geçtiğini" gözlemleyebilirsiniz. Negatifler bu yolu ters yönde takip eder. Ancak her iki durumda da bu yalnızca potansiyel enerjinin varlığı nedeniyle olur. Gerilim ondan hesaplanır. Bunu yapmak için, alanın potansiyel enerjisinin küçüldüğü değeri bilmek gerekir. Voltaj, iki belirli nokta arasında pozitif bir yükü aktarmak için yapılan işe sayısal olarak eşittir. Bundan ilginç bir yazışma görülebilir. Dolayısıyla, bu durumda voltaj ve potansiyel farkı aynı fiziksel varlıktır.
Elektrik alanlarının süperpozisyonu
Yani, elektrik alanının temel özelliklerini düşündük. Ancak konuyu daha iyi anlamak için, önemli olabilecek bir dizi parametreyi de dikkate almayı öneriyoruz. Ve elektrik alanlarının bir süperpozisyonu ile başlayacağız. Daha önce, yalnızca belirli bir ücretin olduğu durumları ele almıştık. Ama tarlalarda onlardan çok var! Bu nedenle, gerçeğe yakın bir durum göz önüne alındığında, birkaç suçlamamız olduğunu düşünelim. Daha sonra vektör toplama kuralına uyan kuvvetlerin deneme deneğine etki edeceği ortaya çıkıyor. Ayrıca, süperpozisyon ilkesi, karmaşık bir hareketin iki veya daha fazla basit harekete bölünebileceğini söyler. Süperpozisyonu hesaba katmadan gerçekçi bir hareket modeli geliştirmek imkansızdır. Başka bir deyişle, mevcut koşullar altında incelediğimiz parçacık, her biri kendine ait olan çeşitli yüklerden etkilenir.elektrik alanı.
Kullan
Şu anda elektrik alanının olanaklarının tam potansiyelleriyle kullanılmadığına dikkat edilmelidir. Hatta potansiyelini pek kullanmıyoruz desek daha doğru olur. Chizhevsky'nin avizesi, elektrik alanının olanaklarının pratik bir uygulaması olarak gösterilebilir. Daha önce, geçen yüzyılın ortalarında insanlık uzayı keşfetmeye başladı. Ancak bilim adamlarının birçok çözülmemiş sorusu vardı. Bunlardan biri hava ve zararlı bileşenleridir. Aynı zamanda elektrik alanının enerji özelliği ile ilgilenen Sovyet bilim adamı Chizhevsky, bu sorunun çözümünü üstlendi. Ve gerçekten iyi bir gelişme kaydettiğini belirtmek gerekir. Bu cihaz, küçük deşarjlar nedeniyle aeroiyonik hava akışları oluşturma tekniğine dayanıyordu. Ancak makale çerçevesinde, cihazın kendisinde, çalışma prensibinde olduğu kadar ilgilenmiyoruz. Gerçek şu ki, Chizhevsky avizenin çalışması için sabit bir güç kaynağı değil, bir elektrik alanı kullanıldı! Enerjiyi yoğunlaştırmak için özel kapasitörler kullanıldı. Ortamın elektrik alanının enerji özelliği, cihazın başarısını önemli ölçüde etkiledi. Yani, bu cihaz, kelimenin tam anlamıyla elektronikle dolu olan uzay araçları için özel olarak geliştirildi. Sabit güç kaynaklarına bağlı diğer cihazların faaliyetlerinin sonuçlarıyla güçlendirildi. Unutulmamalıdır ki istikametten vazgeçilmemiştir ve şu anda elektrik alanından enerji alma ihtimali araştırılmaktadır. Gerçek,Henüz önemli bir ilerleme kaydedilmediğine dikkat edilmelidir. Devam eden araştırmaların nispeten küçük ölçekli olduğunu ve çoğunun gönüllü mucitler tarafından yürütüldüğünü de belirtmek gerekir.
Etkilenen elektrik alanlarının özellikleri nelerdir?
Neden onları inceleyelim? Daha önce belirtildiği gibi, bir elektrik alanının özellikleri güç, voltaj ve potansiyeldir. Sıradan sıradan bir insanın hayatında, bu parametreler önemli bir etkiye sahip olamaz. Ancak büyük ve karmaşık bir şeyin yapılması gerektiğine dair sorular ortaya çıktığında, bunları dikkate almamak bir lükstür. Gerçek şu ki, aşırı sayıda elektronik alan (veya aşırı güçleri), sinyallerin ekipman tarafından iletilmesinde parazite yol açmaktadır. Bu, iletilen bilgilerin bozulmasına yol açar. Unutulmamalıdır ki, bu türdeki tek sorun bu değildir. Teknolojinin beyaz gürültüsüne ek olarak, aşırı güçlü elektronik alanlar da insan vücudunun işleyişini olumsuz etkileyebilir. Bir insan konutunun yüzeylerinde toz birikmesine katkıda bulunduğundan, odanın küçük bir iyonizasyonunun hala bir nimet olarak kabul edildiğine dikkat edilmelidir. Ancak evlerimizde her türlü ekipmanın (buzdolabı, TV, kazan, telefon, elektrik sistemi vb.) ne kadar çok olduğuna bakarsanız, ne yazık ki bunun sağlığımız için iyi olmadığı sonucuna varabiliriz. Elektrik alanlarının düşük özelliklerinin bize neredeyse hiç zarar vermediğine dikkat edilmelidir, çünküİnsanlık uzun zamandır kozmik radyasyona alıştı. Ancak elektronik hakkında bir şey söylemek zor. Elbette tüm bunları reddetmek mümkün olmayacak, ancak elektrik alanlarının insan vücudu üzerindeki olumsuz etkisini başarılı bir şekilde en aza indirmek mümkün. Bunun için, bu arada, mekanizmaların çalışma süresini en aza indirmeyi sağlayan teknolojinin enerji verimli kullanımı ilkelerini uygulamak yeterlidir.
Sonuç
Fiziksel niceliğin elektrik alanın bir özelliğinin ne olduğunu, nelerin kullanıldığını, gelişmelerin potansiyelinin ne olduğunu ve günlük yaşamdaki uygulamalarını inceledik. Ama yine de konuyla ilgili birkaç son söz eklemek istiyorum. Oldukça fazla sayıda insanın onlarla ilgilendiğine dikkat edilmelidir. Tarihin en görünür izlerinden biri ünlü Sırp mucit Nikola Tesla tarafından bırakılmıştır. Bunda, planlarının uygulanması konusunda önemli bir başarı elde etmeyi başardı, ancak ne yazık ki enerji verimliliği açısından değil. Dolayısıyla bu yönde çalışma isteği varsa, keşfedilmemiş birçok fırsat vardır.
