Закрыть

Графическое изображение электрического поля: Графическое изображение электрических полей.

Содержание

Графическое изображение электрических полей.

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Закон сохранения электрических зарядов.

В замкнутой системе при любых взаимодействиях заряженных тел (зарядов),входящих в систему алгебраическая сумма зарядов есть величина постоянная, которая не зависит от взаимодействия этих зарядов внутри системы и тех процессов, происходящих внутри системы.

Закон Кулона.

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Кулоновская сила действует вдоль прямой,соединяющей центры зарядов

Закон Кулона в векторной форме:

 

 

Заряды неподвижные относительно друг друга!В др.случае закон Кулона не работает.

Если заряды взаимодействуют в вакууме или в воздухе,то:

 

,гдек-коэффициент пропорциональности =9*109Н*м2/Кл2

 

Е- диэлектрическая проницаемость среды- величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия зарядов в вакууме больше, чем в среде.

 

Единица электрического заряда
1 Кл - заряд, проходящий за 1 секунду через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А.
Элементарный заряд:

 

Электростатическое поле- поле неподвижного электрического заряда.

 

Свойства:

Материально, существует независимо от нас и наших знаний, обладает энергией, распространяется до бесконечности со скоростью света.

Электрическое поле можно обнаружить с помощью пробного заряда, внесенного в данную точку поля.

Пробный заряд-который всегда по знаку положителен, по величине настолько мал, что своим присутствием не искажает того внешнего поля, в которое он внесен.С увеличением электрического заряда увеличивается сила, действующая на него, а отношение силы, к величине пробного заряда останется величиной постоянной и эту постоянную величину взяли для характеристики электрического поля.

Напряженностьданной точки электростатического поля есть величина, равная силе со стороны поля , действующей на единичный пробный заряд, помещенный в данную точку поля.

Величина векторная и является силовой характеристикой поля.

По направлению совпадает с направлением силы, действующей на единичный пробный заряд, помещенный в данную точку поля.

 

Напряженность поля точечного заряда:

 

-для вакуума или воздуха

 

-для среды

 

 

E – [Н/Кл или Вт/м]

 

 

Принцип суперпозиции электрических полей:

Результирующая напряженность в данной точке поля равна векторной сумме напряженностей, созданных каждым зарядом в отдельности.

Вектора складываются попарно.

 

2билет.

 

графическое изображение электрических полей.

 

 

 

Силовые линии поля (линии напряженности)- это линии касательные, к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности электростатического поля

Свойства линий напряженности:

-Начинаются на «+» и заканчиваются на «-» если заряды связанные

Начинаются на «+» и уходят в бесконечность или приходят из бесконечности и заканчиваются на «-» если заряды несвязанные

-Линии напряженности не пересекаются, потому что напряженность в данной точке имеет 1 величину.

-Линии напряженности перпендикулярны поверхности проводника

-Перпендикулярны эквипотенциальным линиям (поверхности)

-Всегда направлены в сторону убывания потенциала

-Величина силовых линий определяется величиной напряженности.

Однородное электрическое поле- поле, в котором напряженность одинакова по величине и направлению

Густота силовых линий говорит о величине напряженности(чем гуще, тем больше значение напрчженности)

 

Поток вектора напряженности -величина скалярная, является алгебраической величиной, которая зависит не только от конфигурации поля напряженности, но и от выбора направления вектора положительной нормали , при этом для замкнутых поверхностей за «+» направление нормали принимается направление наружной области, которая охватывает данную поверхность

 

Полное число силовых линий, проходящих через поверхность S называется потоком вектора напряженности ФЕ через эту поверхность

Ф = [Н/Кл]

 

3 билет.

 

Теорема Гаусса

 

Поток вектора напряженности электростатического поля сквозь замкнутую поверхность площадью S равен алгебраической сумме зарядов находящихся внутри этой замкнутой поверхности деленной на электростатическую постоянную(e0)

 

1.Данный заряд окружаем поверхностью правильной геометрической формы

2.Определяем поток вектора напряженности сквозь эту поверхность по формуле:

 

3. Определяем поток:

 

4.Приравниваем потоки:

 

Применение теоремы Гаусса:
Бесконечная плоскость заряжена с постоянной поверхностной плотностью ( — заряд, приходящийся на единицу поверхности).

Линии напряженности перпендикулярны рассматриваемой плоскости и направлены от нее в обе стороны. В качестве замкнутой поверхности мысленно построим цилиндр, основания которого параллельны заряженной плоскости, а ось перпендикулярна ей. Так как образующие цилиндра параллельны линиям напряженности (cosα = 0),то поток вектора напряженности сквозь боковую поверхность цилиндра равен нулю, а полный поток сквозь цилиндр равен сумме потоков сквозь его основания (площади оснований равны и для основания En совпадает сE), т.е. равен 2ES.

 

Заряд, заключенный внутри построенной цилиндрической поверхности, равен σS. Согласно теореме Гаусса , откуда

 

Из формулы вытекает, что Е не зависит от длины цилиндра, т. е. напряженность поля на любых расстояниях одинакова по модулю, иными словами, поле равномерно заряженной плоскости однородно.

 

 

©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.

Основные характеристики магнитного поля | Электрикам

Магнитное поле представляет собой особую форму материи которая проявляется через механическое взаимодействие токов и через возникновение ЭДС в проводниках движущихся в этом поле. Оно обнаруживается вокруг движущихся электрических зарядов, следовательно и вокруг проводника с током.

Графическое изображение магнитного поля

Графически магнитное поле изображают магнитными силовыми линиями, которые проводят так, чтобы направление силовой линии в каждой точке поля совпадало с направлением сил поля; магнитные силовые линии всегда являются непрерывными и замкнутыми.

Для того что бы определить направление магнитного поля можно воспользоваться магнитной стрелкой, или правилом буравчика.

Правило буравчика

Основные характеристики магнитного поля

Магнитная индукция B  — это векторная величина определяющая силу действующую на заряженную частицу со стороны магнитного поля. Измеряется в теслах Тл.

           

B = Ф/S

            

  магнитная постоянная.

µ относительная магнитная проницаемость — табличная величина (для вакуума = 1)

Магнитный поток Ф — скалярная физическая величина числено равная произведению магнитной индукции на площадь поверхности ограниченной замкнутым контуром. Измеряется в веберах Вб.


Магнитный поток через контур максимален,если плоскость контура перпендикулярна магнитному полю.

Тогда магнитный поток рассчитывается по формуле:

Φmax = B · S

Магнитный поток через контур равен нулю,если контур располагается параллельно магнитному полю.

Напряженность H – это векторная величина независящая от магнитных свойств среды. Измеряется в ампер на метр А/М.

Магнитная проницаемость. Магнитная индукция зависит не только от силы тока, проходящего по проводнику или катушке, но и от свойств среды, в которой создается магнитное поле. Величиной, характеризующей магнитные свойства среды, служит магнитная проницаемость

.

Конспект "Магнитное поле. Теория, формулы, схемы"

Подобно тому, как покоящийся электрический заряд действует на другой заряд посредством электрического поля, электрический ток действует на другой ток посредством магнитного поля. Действие магнитного поля на постоянные магниты сводится к действию его на заряды, движущиеся в атомах вещества и создающие микроскопические круговые токи.

Учение об электромагнетизме основано на двух положениях:

  • магнитное поле действует на движущиеся заряды и токи;
  • магнитное поле возникает вокруг токов и движущихся зарядов.

Взаимодействие магнитов

Постоянный магнит (или магнитная стрелка) ориентируется вдоль магнитного меридиана Земли. Тот его конец, который указывает на север, называется северным полюсом (N), а противоположный конец — южным полюсом (S). Приближая два магнита друг к другу, заметим, что одноименные их полюсы отталкиваются, а разноименные — притягиваются (

рис. 1).

Если разделить полюса, разрезав постоянный магнит на две части, то мы обнаружим, что каждая из них тоже будет иметь два полюса, т. е. будет постоянным магнитом (рис. 2). Оба полюса — северный и южный, — неотделимые друг от друга, равноправны.

 

Магнитное поле, создаваемое Землей или постоянными магнитами, изображается, подобно электрическому полю, магнитными силовыми линиями. Картину силовых линий магнитного поля какого-либо магнита можно получить, помещая над ним лист бумаги, на котором насыпаны равномерным слоем железные опилки. Попадая в магнитное поле, опилки намагничиваются — у каждой из них появляется северный и южный полюсы. Противоположные полюсы стремятся сблизиться друг с другом, но этому мешает трение опилок о бумагу. Если постучать по бумаге пальцем, трение уменьшится и опилки притянутся друг к другу, образуя цепочки, изображающие линии магнитного поля.

 

На рис. 3

показано расположение в поле прямого магнита опилок и маленьких магнитных стрелок, указывающих направление линий магнитного поля. За это направление принято направление северного полюса магнитной стрелки.

 

Опыт Эрстэда. Магнитное поле тока

В начале XIX в. датский ученый Эрстэд сделал важное открытие, обнаружив действие электрического тока на постоянные магниты. Он поместил длинный провод вблизи магнитной стрелки. При пропускании по проводу тока стрелка поворачивалась, стремясь расположиться перпендикулярно ему (рис. 4). Это можно было объяснить возникновением вокруг проводника магнитного поля.

 

Магнитные силовые линии поля, созданного прямым проводником с током, представляют собой концентрические окружности, расположенные в перпендикулярной к нему плоскости, с центрами в точке, через которую проходит ток (рис. 5). Направление линий определяется правилом правого винта:

Если винт вращать по направлению линий поля, он будет двигаться в направлении тока в проводнике

.

Силовой характеристикой магнитного поля является вектор магнитной индукции B. В каждой точке он направлен по касательной к линии поля. Линии электрического поля начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных, а сила, действующая в этом поле на заряд, направлена по касательной к линии в каждой ее точке. В отличие от электрического, линии магнитного поля замкнуты, что связано с отсутствием в природе «магнитных зарядов».

Магнитное поле тока принципиально ничем не отличается от поля, созданного постоянным магнитом. В этом смысле аналогом плоского магнита является длинный соленоид — катушка из провода, длина которой значительно больше ее диаметра. Схема линий созданного им магнитного поля, изображенная на рис. 6, аналогична таковой для плоского магнита (рис. 3). Кружочками обозначены сечения провода, образующего обмотку соленоида. Токи, текущие по проводу от наблюдателя, обозначены крестиками, а токи противоположного направления — к наблюдателю — обозначены точками. Такие же обозначения приняты и для линий магнитного поля, когда они перпендикулярны плоскости чертежа (рис. 7 а, б).

Направление тока в обмотке соленоида и направление линий магнитного поля внутри него также связаны правилом правого винта, которое в этом случае формулируется так:

Если смотреть вдоль оси соленоида, то текущий по направлению часовой стрелки ток создает в нем магнитное поле, направление которого совпадает с направлением движения правого винта (рис. 8)

Исходя из этого правила, легко сообразить, что у соленоида, изображенного на рис. 6, северным полюсом служит правый его конец, а южным — левый.

Магнитное поле внутри соленоида является однородным — вектор магнитной индукции имеет там постоянное значение (B = const). В этом отношении соленоид подобен плоскому конденсатору, внутри которого создается однородное электрическое поле.

Сила, действующая в магнитном поле на проводник с током

Опытным путем было установлено, что на проводник с током в магнитном поле действует сила. В однородном поле прямолинейный проводник длиной l, по которому течет ток I, расположенный перпендикулярно вектору поля B, испытывает действие силы: F = I l B.

Направление силы определяется правилом левой руки:

Если четыре вытянутых пальца левой руки расположить по направлению тока в проводнике, а ладонь — перпендикулярно вектору B, то отставленный большой палец укажет направление силы, действующей на проводник (рис. 9).

Следует отметить, что сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, направлена не по касательной к его силовым линиям, подобно электрической силе, а перпендикулярна им. На проводник, расположенный вдоль силовых линий, магнитная сила не действует.

Уравнение F = IlB позволяет дать количественную характеристику индукции магнитного поля.

Отношение  не зависит от свойств проводника и характеризует само магнитное поле.

Модуль вектора магнитной индукции B численно равен силе, действующей на расположенный перпендикулярно к нему проводник единичной длины, по которому течет ток силой один ампер.

В системе СИ единицей индукции магнитного поля служит тесла (Тл):


Магнитное поле. Таблицы, схемы, формулы

(Взаимодействие магнитов, опыт Эрстеда, вектор магнитной индукции, направление вектора, принцип суперпозиции. Графическое изображение магнитных полей, линии магнитной индукции. Магнитный поток, энергетическая характеристика поля. Магнитные силы, сила Ампера, сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Магнитные свойства вещества, гипотеза Ампера)

Дополнительные материалы по теме: Электромагнитные явления


Конспект по теме «Магнитное поле. Теория, формулы, схемы».

Следующая тема «Электромагнитная индукция»

Графическое Изображение Элементов Электрических Схем Гост

Полупроводниковый светоизлучающий диод показан на рис.


Допускается использовать смешанное изображение, например, обмотку статора — развернутым способом, обмотку ротора — упрощенным рис.

Элементы контроля управления помещают на другом чертеже. Изображение фотоэлектрических приборов Рис.
Условные графические обозначения радиоэлементов

И каждому проектировщику приходится отслеживать изменения и новые требования нормативных документов, изменения в линейках производителей электрооборудования, постоянно поддерживать свою квалификацию на должном уровне. I — Ответвления.

Виды контакторов На рисунке изображён двухконтактный переключатель.

G — Пересечение с отсутствием соединения. Согласно принятой классификации различают десять видов схем, из которых в электротехнике, чаще всего, используется три: Функциональная, на ней представлены узловые элементы изображаются как прямоугольники , а также соединяющие их линии связи.

Правила оформления принципиальных электрических схем В настоящее время принципиальные электрические схемы трансформаторных подстанций выполняют в соответствии с ГОСТ Пример однолинейной схемы Монтажные электрические схемы.

Условные графические обозначения и размеры некоторых элементов принципиальных схем: Стандарты.

Как читать электрические схемы. Радиодетали маркировка обозначение

2 Нормативные ссылки

Любая деталь может изображаться в виде блока с буквенным обозначением, дополненного связями с другими элементами устройства. Вообще, нормативная литература изучается по ходу работы, проектирования. Часто рассматриваются вопросы размещения электрооборудования в помещениях бытового назначения, в помещениях цехов, подстанций ит. Общее обозначение.

Переключатель двухполюсный трехпозиционный с самовозвратом в нейтральной положение 5.

В основании подвижной части контактов разрешается ставить незачерненную точку рис. При небольшом расстоянии между устройствами, имеющими механическую связь, где линию механической связи изобразить штриховой линией невозможно, ее допускается изображать двумя сплошными параллельными линиями.

Обозначение разных видов вращательного движения Вращательное движение в одном или другом направлении — по рис.

Изображения контактов разрешается изображать в зеркально-повернутом положении: замыкающего рис. Буквенные обозначения Наряду с УГО для более точного определения названия и назначения элементов, на схемы наносят буквенное обозначение.

Фильтр кварцевый ZQ Порядковые номера элементам следует присваивать, начиная с единицы, в пределах группы элементов, которым на схеме присвоено одинаковое буквенное позиционное обозначение, например, Q1, Q2, Q3, в соответствии с последовательностью их расположения на схеме сверху вниз и слева направо. Изображение воспринимающей части электромеханических устройств Рис.

В тексте норматива изложены четкие требования в подробностях к электросхемам всех видов.
Элементы электрических схем. Реле.

Заключение

Виды контакторов На рисунке изображён двухконтактный переключатель. Е — ИМ, на который дополнительно установлен ручной привод.

Прямолинейное движение в одном направлении одностороннее — по рис. При многолинейном изображении показываются все линии в соответствии с числом фаз, например, трехфазные рис.

Когда строение приборов или устройств не представляют особую сложность, то чертежи объединяют в единый план, который называют полной схемой. Между элементами проводят линии связи. Также это относится к резисторам, светодиодам, диодам, тиристорам и лампочкам.

Чтобы научиться читать электрические схемы не обязательно знать наизусть все буквенные обозначения, графические изображения различных элементов, достаточно ориентироваться в соответствующих ГОСТах ЕСКД. При разнесенном способе изображения одинаковых элементов устройств обозначения выводов контактов указывают на каждой составной части элемента устройства.

Обозначения электромеханических приборов и контактных соединений Примеры обозначения магнитных пускателей, реле, а также контактов коммуникационных устройств, можно посмотреть ниже. Дополнительные знаки позволяют найти на схеме контакты кнопок управления , реле времени, путевых выключателей и т. Таблицы допускается выполнять разнесенным способом.


Пример такой схемы представлен ниже. Лампы УГО принципиальных электросхем Обозначения на принципиальных электрических схемах изображают разъёмы, предохранители, клеммы, ёмкости.

Между элементами проводят линии связи. Их чётко видно на чертеже. На схемах силовая линия изображается проходящей через предохранитель, резистор чертится без внутренних элементов. Обозначение условное графическое и буквенный код элементов электрических схем Наименование элемента схемы Буквенный код Машина электрическая.

Нормально отключенному положению выключателя соответствует заштрихованный прямоугольник, а не заштрихованный прямоугольник — выключатель включенный. Реле, контакторы и катушки Лампы, разъёмные, разборные узлы и измерители имеют своё характерное изображение.
Лекция по электротехнике 1.1 — Схемы электрической цепи

Токоведущее, коммутационное, осветительное оборудования

Пример функциональной схемы телевизионного приемника Принципиальная. Для получения полной информации необходимо обратиться к нормативным документам, номера государственных стандартов будут приведены для каждой группы.

Когда строение приборов или устройств не представляют особую сложность, то чертежи объединяют в единый план, который называют полной схемой. Отключают и включают в работу определенные участки сети, по мере необходимости.

Переключатель многопозиционный независимых цепей пример шести цепей Примечания к пп.

С — отображение катушки устройства с механической блокировкой. С — Отображение исполнительных механизмов ИМ.

Нормативные документы

Однофазная мостовая выпрямительная схема с диодами мостик Греца может изображаться в развернутом рис. В зависимости от вида выключателя на его контакте указывается вид воздействия, например выключатель кнопочный рис. Также подразделяется на сухой и масляный, в зависимости от способа охлаждения. Последний ГОСТ, который вышел, дополнен многими новыми обознвачениями, актуальный на сегодня с шифром 2.

В этой статье рассмотрим условные обозначения в электрических схемах: какие бываю, где найти расшифровку, если в проекте она не указана, как правильно должен быть обозначен и подписан тот или иной элемент на схеме. D — Символ заземления.

1 Область применения

Двумя полуокружностями изображают обмотку добавочных полюсов рис. Размеры в ЕСКД Размеры графических и буквенных изображений на чертеже, толщина линий не должны отличаться, но допустимо их пропорционально изменять в чертеже. Учитывая такие обстоятельства, проектировщики перенимают практический опыт от более опытных коллег, многие вещи просто знают как делать правильно, но не знают почему. Контакты аппаратов с ручным возвратом изображаются согласно рис.

Лампочки рисуют в виде кругов с перекрестьем внутри, измерители — это круги с двумя латинскими буквами и т. Фильтр кварцевый ZQ Порядковые номера элементам следует присваивать, начиная с единицы, в пределах группы элементов, которым на схеме присвоено одинаковое буквенное позиционное обозначение, например, Q1, Q2, Q3, в соответствии с последовательностью их расположения на схеме сверху вниз и слева направо. С — отображение катушки устройства с механической блокировкой. Изображение контактов контакторов, реле и командоаппаратов Рис. H — Соединение в месте пересечения.
Читаем принципиальные электрические схемы

Графическое изображение электростатических полей

Электрический заряд создает в окружающем его пространстве электрическое поле. Отличительной особенностью электрического поля является его способность действовать на заряженные частицы, помещенные в поле. Благодаря электрическому полю осуществляется взаимное притяжение или отталкивание заряженных тел, т. е. силовое взаимодействие согласно закону Кулона.

О наличии электрического поля и о его интенсивности можно судить по механической силе F, действующей на заряженную частицу q, находящуюся в этом поле. Так как движение свободной частицы происходит под действием этой силы, то направление электрического поля принято считать совпадающим с направлением силы F, действующей на положительно заряженную частицу.

Механическая сила, с которой поле действует на единичный положительный заряд, помещенный в данной точке, называется напряженностью электрического ноля и обозначается буквой ξ.

Согласно этому определению

В Международной системе единиц (СИ) напряженность электрического поля измеряется в вольтах на метр: в/м.

Напряженность электрического поля как любая механическая сила характеризуется как численным значением, так и направлением в пространстве (рис. 5), т. е. является векторной величиной.

Она изображается на чертеже отрезком, длина которого в определенном масштабе выражает числовое значение величины ξ. , а стрелка указывает ее направление.

Электрическое поле удобно изображать графически с помощью так называемых силовых линий:

касательная, нанесенная в каждой точке этих линий, совпадает с вектором напряженности ξ. в этой точке поля.

Если в формуле Кулона один из зарядов принять равным единице, то мы получим силу, действующую на единицу заряда, т. е. напряженность электрического поля. Поэтому для напряженности электрического поля

На рис. 6, а графически показана напряженность электрического поля в точках А и В, удаленных на

расстояние r 1 и r 2 от положительного заряда q, помещенного в какойлибо среде.

Как видно из чертежа, напряженность поля достаточно малого (точечного) положительного заряда направлена от заряда вдоль радиуса. Напряженность поля в точках А и В, разноудаленных от заряда q,

различна и убывает по мере удаления от заряда q обратно пропорционально квадрату расстояния. На рис. 6, б графически показана напряженность электрического поля в точках А и В, удаленных на расстояние r 1 и r 2 от одиночного отрицательного заряда -q, находящегося в какой-либо среде. Напряженность поля в этом случае направлена вдоль радиуса к заряду.

Рассмотрим теперь, чему равна напряженность поля, созданного двумя электрическими зарядами +q 1 и

Q 2 в некоторой точке А (рис. 7). Если убрать заряд -q 2 , то напряженность поля в точке А, созданная зарядом +q 2 , будет ξ 1 , Наоборот, если убрать заряд +q 1 . то напряженность поля в точке А, созданная зарядом -q 2 , будет ξ 2 . Так как напряженности ξ 1 и ξ 2 направлены под углом одна к другой, то для получения результирующей напряженности поля ξ от совместного действия зарядов +q 1 и -q 2 необходимо напряженности ξ 1 и ξ 2 сложить по правилу параллелограмма. Тем же способом можно вычислить и построить напряженность в любой точке поля при любом числе электрических зарядов.

Положительный электрический заряд, внесенный в поле положительно заряженного тела шарообразной формы, будет отталкиваться по прямой линии, являющейся продолжением радиуса заряженного тела. ­

Помещая электрический заряд в различные точки поля заряженного шара и отмечая траектории движения заряда под действием его электрических сил, мы получим ряд радиальных прямых, расходящихся от шара во все стороны. Эти воображаемые линии, по которым стремится

Графическое изображение электрического поля. Школьная энциклопедия

1. Линии вектора . Для графического изображения электростатических полей используют линии вектора - они проводятся так, чтобы в каждой точке линии вектор был направлен по касательной к ней (рис.3.6). Линии нигде не пересекаются, они начинаются на положительных зарядах, заканчиваются на отрицательных или уходят в бесконечность. Примеры графического изображения полей точечных зарядов приведены на рис.3.6,б,в,г. Видно, что

для одного точечного заряда линии представляют собой прямые линии, выходящие или входящие в заряд. В случае однородного электрического поля (рис.3.6,д), в каждой точке которого вектор одинаков и по модулю, и по направлению, линии представляют собой прямые линии, параллельные друг другу и отстоящие друг от друга на одинаковом расстоянии.

Графическое изображение полей с помощью линий позволяет наглядно видеть направление кулоновской силы, действующей на точечный заряд, помещенный в данную точку поля, что является удобным для качественного анализа поведения заряда.

Обычно линии проводят так, чтобы их густота (количество линий, пронизывающих перпендикулярную к ним плоскую поверхность фиксированной площади) в каждой точке поля определяла числовое значение вектора . Поэтому по степени близости линий друг другу можно судить об изменении модуля и соответственно об изменении модуля кулоновской силы, действующей на заряженную частицу в электрическом поле.

2. Эквипотенциальные поверхности . Эквипотенциальная поверхность – это поверхность равного потенциала, в каждой точке поверхности потенциал φ остается постоянным. Поэтому элементарная работа по перемещению заряда q по такой поверхности будет равна нулю: . Из этого следует, что вектор в каждой точке поверхности будет перпендикулярен к ней, т.е. будет направлен по вектору нормали (рис.3.6,г). Действительно, если бы это было не так, то тогда существовала бы составляющая вектора (), направленная по касательной к поверхности, и, следовательно, потенциал в разных точках поверхности был бы разным (

Векторные изображения Электрическое поле
, Стоковые векторные изображения Электрическое поле | Depositphotos® Иллюстрация показывает систему защиты сенарио, клетку Фарадея, электрофизический опыт. Идеально подходит для учебных материалов в учебных заведениях. Иллюстрация опор электропередачи и высоковольтных кабелей. Идеально для учебных и институциональных материаловЛинии электропередачиЛинии электропередачПугало в кукурузном поле Осенняя сельская местность пейзаж фона illustratioЯркие прожекторы, освещенные зеленым полем стадионИкона индукционной катушкиЭлектрический столб векторСельскохозяйственный пейзажТрава, тростник и дикие растения подробные силуэты иллюстрации baВекторное отверстие для гольфа с воздуха изометрический видМагнитное поле векторМагнитное (геомагнитное) поле Земли.Магнитосфера защищает поверхность Земли от заряженных частиц солнечного ветра и генерируется электрическими токами, расположенными в разных частях Земли. Векторная диаграмма для образовательных учреждений. На этой иллюстрации показано устройство, которое вырабатывает электричество постоянного тока с помощью механической энергии и магнитных полей, которые произведенное электричество будет храниться в батарее. Электрическое поле с положительным и отрицательным вектором точечного заряда Электрическое поле Пугало с летающими воронами в осеннем сельском поле механическая энергия и магнитные поля, которые производят электричество, будут использоваться в городах и домах.Линия высокого напряжения электроэнергии с инженерами-строителямиEnergy 12 Infographic IsometricAlternatorElectric post, high voltage setO Old Wooden power poleBaseball Scoreboard iconVector Изометрические иллюстрации солнечной электростанции. Добыча энергии из возобновляемых источников. Генерация электричества с использованием солнечной энергии. Линия напряжения высокой мощности с инженерами-строителямиМагнит значок иллюстрацииМагнитные поля плоский значок с длинной тенью, eps10 Макет поля для гольфаСолнечная панель пейзажная иллюстрацияМельница эмблемаФизика - явления электричества и магнетизмаИконка электрических цепейЛинии электропередач на закатеЭлектромагнитное поле - ядерное радиоактивное ядроЭнергия 18 Инфографика ИзометрияЭлектрический заборЛиния высокого напряжения с инженерами-строителями Плоский значок магнитного поля с длинной тенью, eps10 газонокосилка в летнее время. Концепция обслуживания газонной травы. Плоские векторные иллюстрации Схема векторной иллюстрации квантовой теории поля и диаграммы Фейнмана.Космические технологии алфавитСадник режет живую изгородьСиловая башняНабор плоских иконок для научной физикиЭлектромагнитное поле - ядерное радиоактивное ядроКак образуется молнияИзометрическая концепция промышленного нефтяного месторождения Плоский значок магнитных полей с длинной тенью, eps10 Город и полеЭко ветряные мельницы иллюстрацияСолнечная электростанцияАльтернативная векторная иллюстрация энергии.Источники энергии векторная иллюстрация.Изометрические здания промышленного завода завода с трубами. Плоский 3d вектор городской город. Красочные ветряные генераторы электроэнергии и ветряные мельницы подробные экол. Электрический столб, набор высокого напряжения. Силуэт рабочий в саду срезает траву.Ветряные мельницы в яркий летний день.Источники энергии векторные иллюстрации. Электрическая желтая газонокосилка в летнее время. Концепция обслуживания газонной травы. Изометрические плоские векторные иллюстрации. Садовое оборудование. Концепция зеленой энергии. Плоский значок магнитных полей с длинной тенью, eps10. Беспроводная зарядная панель для смартфонов или планшетов. Набор иконок для физики и механики.

Что такое электрическое поле? Определение, типы и свойства

Определение: Область вокруг электрического заряда, в которой действует напряжение или электрическая сила, называется электрическим полем или электростатическим полем.Если величина заряда велика, это может создать огромное напряжение вокруг области. Электрическое поле обозначается символом E. Единица измерения электрического поля в системе СИ - ньютон на кулон, что равно вольтам на метр.

Электрическое поле представлено воображаемыми силовыми линиями. Для положительного заряда силовая линия выходит из заряда, а для отрицательного заряда силовая линия будет двигаться в сторону заряда. Электрическое поле для положительных и отрицательных зарядов показано ниже

.

Рассмотрим единичный заряд Q, помещенный в вакуум.Если рядом с Q поместить другой заряд q, то согласно закону Кулона заряд Q приложит к нему силу. Заряд Q создает вокруг себя электрическое поле, и когда рядом с ним помещается любой другой заряд, на него действует электрическое поле Q. Электрическое поле, создаваемое зарядом Q в точке r, определяется соотношением

.

где Q - заряд единицы
r - расстояние между зарядами

Заряд Q прилагает силу к заряду q, выражается как

Заряд q также прилагает к заряду Q равную и противоположную силу.

Типы электрического поля

Электрическое поле в основном подразделяется на два типа. Это однородное электрическое поле и неоднородное электрическое поле.

1. Равномерное электрическое поле

Когда электрическое поле постоянно в каждой точке, это поле называется однородным электрическим полем. Постоянное поле получается путем размещения двух проводников параллельно друг другу, и разность потенциалов между ними остается одинаковой в каждой точке.

2.Неоднородное электрическое поле

Поле, которое нерегулярно в каждой точке, называется неоднородным электрическим полем. Неоднородное поле имеет разную величину и направление.

Свойства электрического поля

Ниже приведены свойства электрического поля.

  1. Линии поля никогда не пересекаются.
  2. Они перпендикулярны поверхностному заряду.
  3. Поле сильное, когда линии расположены близко друг к другу, и слабое, когда силовые линии удаляются друг от друга.
  4. Количество силовых линий прямо пропорционально величине заряда.
  5. Силовая линия электрического поля начинается от положительного заряда и заканчивается отрицательным зарядом.
  6. Если заряд одиночный, то они начинаются или заканчиваются на бесконечности.
  7. Линейные кривые сплошные в свободной области.

Когда электрическое и магнитное поля объединяются, они образуют электромагнитное поле.

Формула электрического поля

Объекты с электрическим зарядом излучают электрические поля. Это электрическое поле является источником электростатической силы, которую испытывают близлежащие заряженные объекты. Электрическое поле является векторной величиной, а направление силовых линий зависит от знака заряда источника. Векторы электрического поля направлены от положительно заряженных источников в сторону отрицательно заряженных источников. В формулу для электрического поля входит кулоновская постоянная, равная. Кулоновскую постоянную можно также записать через диэлектрическую проницаемость свободного пространства. В таком виде кулоновская постоянная равна.Единица измерения величины электрического поля - ньютоны на кулон, Н / Кл.

= вектор электрического поля в определенной позиции в пространстве (N / C)

k = постоянная Кулона ()

q = заряд точечного единственного источника электрического поля (Кл)

r = расстояние от источника заряда (м)

= единичный вектор (длина 1), направление электрического поля (безразмерное)

Формула электрического поля Вопросы:

1) Электрические заряды часто выражаются как кратные наименьшего возможного заряда. Если частица имеет заряд +6e, каковы величина и направление электрического поля на расстоянии 1.000 мм от заряда?

Ответ: Направление векторов электрического поля зависит от знака заряда. Заряд имеет положительное значение, поэтому электрическое поле направлено от источника. Первым шагом к решению величины электрического поля является преобразование расстояния от заряда в метры:

r = 1.000 мм

г = 0.001000 м

Величину электрического поля можно найти по формуле:

Электрическое поле на расстоянии 1,000 мм от точечного заряда имеет величину 0,008639 Н / Кл и направлено от заряда.

2) Маленький металлический шар имеет заряд (микрокулонов).Если предположить, что мяч является точечным источником, каковы величина и направление электрического поля от источника?

Ответ: Направление векторов электрического поля зависит от знака заряда. Заряд имеет отрицательное значение, поэтому направление электрического поля указывает на источник. Первым шагом к вычислению величины электрического поля является преобразование заряда в кулоны. Префикс «», означающий «микро», указывает, что число масштабируется на 10 -6 и т. Д.Стоимость источника:

Величину электрического поля можно найти по формуле:

Электрическое поле на расстоянии 0,2500 м от небольшого металлического шара имеет величину и направлено в сторону заряда.

Physics4Kids.com: Электричество и магнетизм: электрические поля


Ученые поняли, почему силы действуют так, как они действуют при соприкосновении объектов. Их смущала идея, что силы действуют на расстоянии, не касаясь друг друга. Подумайте о таких примерах, как гравитационная сила, электрическая сила и магнитная сила. Чтобы помочь им объяснить, что происходит, они использовали идею « поле ». Они вообразили, что вокруг объекта есть область, и все, что входит, будет ощущать силу.Мы говорим, например, что Луна имеет вокруг себя гравитационное поле , и если вы приблизитесь к Луне, оно потянет вас на ее поверхность. Электрическое поле описывает причудливую область возле любого электрически заряженного объекта. Ученые не используют слово «фанки», но оно работает. Его также можно было бы назвать электростатическим полем . Любой другой заряд, попавший в эту область, будет ощущать силу, и исходный объект также почувствует эту силу (Третий закон Ньютона). Это похоже на паука, сидящего в центре паутины.

Нормальное поле - это вектор, представленный стрелками. Гравитационное поле Земли (или любой планеты) можно было бы нарисовать в виде стрелок, указывающих на землю. Вектор поля показывает направление воздействия на объект, входящий в поле. Гравитация действует вниз.

Для электрического поля все немного сложнее, поскольку существует два вида зарядов, и некоторые комбинации притягивают , а другие отталкивают . Чтобы быть в согласии друг с другом, физики решили, что они всегда будут использовать положительные заряды для определения направления действия поля.Итак, если центральный заряд был положительным, и вы поместили рядом с ним другой положительный заряд, этот второй заряд будет отталкиваться наружу. Таким образом, векторы поля центрального положительного заряда направлены наружу. Если центральный заряд отрицательный, положительный заряд, расположенный поблизости, будет притягиваться к центральному заряду, поэтому векторы поля для центрального отрицательного заряда направлены внутрь.

Поскольку поля напрямую связаны с силами, которые они проявляют, их сила уменьшается с расстоянием и увеличивается с размером заряда, создающего поле.Когда вы помещаете заряды рядом друг с другом, их поля взаимодействуют и меняют форму. Это приводит к изменению PE объектов и генерирует силы отталкивания или притяжения.

Электрические поля также могут создаваться магнитными полями. Магнетизм и электричество всегда связаны. Мы поговорим о магнитных полях в следующем разделе.




Или выполните поиск на сайтах по определенной теме.

PPT - Лекция 2 Электрические поля Гл.22 Ред. 7 PowerPoint Presentation, скачать бесплатно

  • Lecture 2 Electric Fields Ch. 22 Ред. 7 • Мультфильм - Аналог гравитационного поля • Темы • Электрическое поле = Сила на единицу заряда • Линии электрического поля • Электрическое поле от более чем одного заряда • Электрические диполи • Движение точечных зарядов в электрическом поле • Примеры нахождения электрических полей от непрерывные заряды • Демонстрации • Генератор Ван де Граафа, выработки, громоотвод, электроскоп, • Полевые линии с использованием войлока, масла и источника питания 10 кВ. , • Один точечный заряд • Два одинаковых точечных заряда • Два противоположных точечных заряда • Пластина заряда • Дымоочиститель или электростатический фильтр • Генератор капель воды Кельвина • Электрофор • Элмо • Два заряда, лежащие в одной плоскости. • Электрон, спроецированный в электрическое поле • Электрическое поле из кольца заряда

  • r q1 q0 Понятие электрического поля • Определение электрического поля. Всякий раз, когда есть заряды, и если я подниму другой заряд, он почувствует чистую кулоновскую силу от всех остальных.Удобно сказать, что там есть поле, равное силе на единицу положительного заряда. Е = F / q0. • Вопрос в том, как заряд q0 знает об 1 зарядеq1, если он его не «касается»? Даже в вакууме! Мы говорим, что существует поле, создаваемое q1, которое распространяется в пространстве повсюду. • Направление электрического поля вдоль r и указывает в направлении движения положительного испытательного заряда. Эта идея была предложена Майклом Фарадеем в 1830-х годах. Идея поля заменяет заряды как определяющие ситуацию.Рассмотрим два точечных заряда:

  • + q0 rr q1 q1 E Кулоновская сила F = kq1q0 / r2 Сила на единицу заряда E = F / q0 Тогда электрическое поле при r равно E = kq1 / r2 из-за точечный заряд q1. Единицы измерения - Ньютон / Кулон. Электрическое поле имеет направление и является вектором. Как нам найти направление? Направление - это направление движения единичного положительного испытательного заряда. Это называется полевой линией. Если q1 был положительным

  • Пример линий поля для точечного отрицательного заряда.Поместите единиц положительного теста в каждую точку r и нарисуйте направление, в котором он будет двигаться q1 r Синие линии - это линии поля. Величина электрического поля равна. Направление поля задается самой линией q1. Важно F = Eq0, затем ma = q0E, а затем a = q0E / m

  • F1 E F2 Repeat with Positive Point Charge

  • y x o Движущийся положительный заряд в поле положительного заряда

  • y x o Движущийся отрицательный заряд в поле положительного заряда

  • Линии электрического поля от более чем один заряд Два положительных заряда

  • Линии электрического поля от более чем одного заряда Напротив зарядов (+ -) Это называется электрическим диполем.

  • Линии электрического поля: графическая концепция, используемая для рисования изображений в качестве помощи для развития интуиции о его поведении. В тексте приведено несколько примеров. Вот правила рисования. • Линии электрического поля начинаются с + зарядов или с бесконечности. • Линии электрического поля либо заканчиваются на заряде, либо заканчиваются на бесконечности. • Они входят или выходят из заряда симметрично. • Количество линий, входящих или выходящих из заряда, пропорционально заряду • Плотность линий указывает силу E в этой точке.• На больших расстояниях от системы зарядов линии становятся изотропными и радиальными, как от одиночного точечного заряда, равного чистому заряду системы. • Две линии поля не могут пересекаться.

  • Пример линий поля для равномерного распределения положительного заряда на одной стороне очень большого непроводящего листа. Это называется однородным электрическим полем.

  • Чтобы получить лучшее представление о силовых линиях, попробуйте этот Physlet. • http: // webphysics.davidson.edu/Applets/Applets.html • Щелкните на проблемах • Щелкните на Ch 9: E / M • Поиграйте с Physlet 9.1.4, 9.1.7 Демо: покажите линии поля с использованием войлока, масла и источника питания 10 кВ • Одна точка заряд • Два точечных заряда одного знака • Два точечных заряда противоположного знака • Зарядная стена

  • Методы оценки электрических полей • Прямая оценка по закону Кулона для одиночного точечного заряда • Для группы точечных зарядов выполните векторная сумма • Это векторное уравнение может быть сложным и запутанным для вычисления, и нам, возможно, придется прибегнуть к помощи компьютера.Принцип суперпозиции гарантирует результат.

  • r . - q E Типичные электрические поля (единицы СИ) на расстоянии 1 см от 1 нКл отрицательного заряда P

  • Атмосферное электричество в хорошую погоду = вниз на 100 км в ионосфере + + + + + + + + + + + + + + + + + + + Типичные электрические поля E Земля

  • + - r Типичные электрические поля • Поле, создаваемое протоном в месте расположения электрона в атоме H. Радиус электронной орбиты: атом водорода

  • У нас в начале координат, в Что находится в и (в точке P)? Пример нахождения электрического поля от двух зарядов, лежащих в плоскости P

  • y Ey P 3 4 4 x q2 = + 15 nc q2 = +15 nc Пример двух идентичных зарядов на оси x. Какое поле на оси Y в точке P? . 5   Найдите компоненты x и y каждого заряда и сложите их Ex = 0 или

  • y Ex P 5 3 f 4 4 x q2 = -15 nc q2 = +15 nc Пример двух противоположных зарядов на ось x.Какое поле на оси Y в точке P? Ey = 0

  • y r4 r1 r3 r2 x q3 q1 q4 q2 f 4 равные заряды, симметрично расположенные вдоль линии. Что такое поле в точке P? (y и x = 0) P q4 q3 q2 q1

  • Непрерывное распределение зарядов • Вместо суммирования заряда мы можем представить себе непрерывное распределение и интегрировать его. Это распределение может быть • по объему, по поверхности или просто по линии.

  • Найдите электрическое поле на расстоянии y, обусловленное линией однородный + заряд длиной L с линейной плотностью заряда, равной l Также l = Q / L Ex = 0 y Ey ryq -x + x 0 L / 2 -L / 2 dq

  • Что такое электрическое поле от бесконечно длинного провода с линейной плотностью заряда +100 нКл / м в точке на расстоянии 10 от него.Как выглядят линии потока? ++++++++++++++++++++++++++++++++ 0 = 90 для бесконечно длинного провода . y = 10 см Ey Типичное поле для электростатического дымоудаления

  • Пример двух противоположных зарядов на оси x. Что такое поле на оси y? Электрическое поле в точке P на расстоянии r, обусловленное расстоянием между двумя точечными зарядами L, представляет собой сумму электрических полей, обусловленных + q и –q (принцип суперпозиции). Электрическое поле из-за + q равно E1 E1y E2x E1x Электрическое поле из-за -q равно E2 E2y a1 a2 r Теперь обратите внимание, что величины E1 и E2 равны. Также мы можем видеть, что y-компоненты обоих полей равны и направлены в противоположном направлении, поэтому они взаимно компенсируются. Компоненты x обоих полей равны и направлены в одном направлении, поэтому они складываются.

  • E1 E1y q E2x E1x E2 E2y a1 a2 rq и But Now, But as and Now, когда r >> L, член

  • Это называется электрическим диполем: пара равных и противоположные заряды q разделены смещением L. Он имеет электрический дипольный момент p = qL.P, когда r велико по сравнению с L p = qL = электрический дипольный момент r Обратите внимание на закон обратного куба -q + ​​q + - L

  • x Электрические диполи в электрических полях Однородное внешнее электрическое поле не оказывает полезного воздействия на диполь, но он действительно создает крутящий момент, который стремится вращать диполь в направлении поля (совмещать с). Крутящий момент относительно com = t Итак, когда диполь вращается через dq, электрическое поле действительно работает:

  • Почему электрические диполи совпадают с электрическими полями? Выполненная работа равна Знак «минус» возникает, потому что крутящий момент препятствует увеличению q. Установив отрицательную величину этой работы равной изменению потенциальной энергии, мы имеем Интегрирование, Потенциальная энергия Энергия минимальна при выравнивании с

  • Вода (h3O) - это молекула, которая имеет постоянный дипольный момент . И q = -10 e и q = + 10e GIven p = 6,2 x 10 - 30 См. Что такое d? d = p / 10e = 6,2 x 10 -30 C m / 10 * 1,6 x 10 -19 C = 3,9 x 10 -12 м Очень небольшое расстояние, но все же отвечает за проводимость воды. Когда диполь представляет собой электрическое поле, дипольный момент хочет вращаться, чтобы выровняться с электрическим полем.Он испытывает крутящий момент. Приводит к тому, как микроволновая печь нагревает пищу.

  • Градиент электрического поля • Когда диполь находится в электрическом поле, которое изменяется в зависимости от положения, величина электрической силы будет различной для двух зарядов. Диполь может быть постоянным, как NaCl или вода, или индуцированным, как видно на висящем пробковом шаре. Наведенные диполи всегда притягиваются к области более высокого поля. Объясняет, почему тефлоновый стержень притягивается к дереву и как работает средство для удаления дыма или микроволновая печь.• Показать демонстрацию удаления дыма.

  • Средство для удаления дыма Отрицательно заряженный центральный провод имеет электрическое поле, которое изменяется как 1 / r (сильный градиент электрического поля). Поле индуцирует дипольный момент на частицах дыма. Положительный конец больше притягивается к проводу. Тем временем создается коронный разряд. Это просто означает, что индуцированные дипольные моменты в молекулах воздуха заставляют их притягиваться к проводу, где они принимают электрон, и отталкиваются, образуя облако ионов вокруг провода.Когда частица дыма ударяется о проволоку, она получает электрон и затем отталкивается в сторону банки, где и прилипает. Однако ему нужно только войти в облако ионов, прежде чем он отразится. Это также будет работать, если полярность провода поменять местами

  • Движение точечных зарядов в электрических полях • Когда точечный заряд, такой как электрон, помещается в электрическое поле E, он ускоряется в соответствии с законом Ньютона: a = F / m = q E / m для однородных электрических полей a = F / m = mg / m = g для однородных гравитационных полей. Если поле однородно, мы теперь имеем задачу о движении снаряда - постоянное ускорение в одном направлении.Итак, у нас есть параболическое движение, как при ударе по бейсбольному мячу и т. Д., За исключением того, что величины скорости и ускорения разные. Заменить g на qE / m во всех уравнениях; Например, при y = 1 / 2at2 мы получаем y = 1/2 (qE / m) t2

  • Пример, иллюстрирующий движение заряженной частицы в электрическом поле : электрон проецируется перпендикулярно направлению электрического поля, направленного вниз. поле E = 2000 N / C с горизонтальной скоростью v = 106 м / с. Насколько электрон отклоняется после прохождения 1 см.y V d E E y = 1/2 (qE / m) t2

  • Вернуться к вычислению электрических полей • Электрическое поле, возникающее из-за дуги окружности с однородным зарядом. • Электрическое поле из-за кольца однородного заряда • Электрическое поле однородно заряженного диска • В следующий раз мы перейдем к другому более простому методу расчета электрических полей, который работает для высокосимметричных ситуаций с использованием закона Гаусса.

  • Какое поле в центре из-за дуги заряда dEx = k dq cos q / r2 dEx = kl ds cos q / r2 s = rq ds = r dq Какое поле в центре круг заряда? 0 = 180

  • Найти электрическое поле на оси однородно заряженного кольца с линейной плотностью заряда l = Q / 2pR.r2 = z2 + R2 dq = lds cos q = z / r = 0 при z = 0 = 0 при z = infinity = max при z = 0,7 R

  • Глава 22 Задача 30 Диск радиусом 2,7 см имеет плотность поверхностного заряда 4,0 мкКл / м2 на его верхней грани. Какова величина электрического поля, создаваемого диском в точке на его центральной оси на расстоянии z = 12 см от диска?

  • Глава 22 Задача 44 В какой-то момент компоненты скорости электрона, движущегося между двумя заряженными параллельными пластинами, равны vx = 1.7 умножить на 105 м / с и vy = 2,8 умножить на 103 м / с. Предположим, что электрическое поле между пластинами равно E = (120 N / C) j.

  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *