Электростатическое поле и перемещение заряда в проводнике: какую работу делает поле > Флэтора
Золотая квартира    

Электростатическое поле и перемещение заряда в проводнике: какую работу делает поле

Электростатическое поле и перемещение заряда в проводнике: какую работу делает поле

cdcaed2a

Содержание

Поворот стрелки компаса обеспечивает естественное магнитное поле Земли. Статический заряд притягивает пыль к пластиковой облицовке компьютерного монитора. Сердечник внутри индукционной катушки перемещается при подключении к источнику питания. Эти примеры показывают, каким образом проявляется работа электрического поля. До изучения его пpaктического применения надо уточнить природу данного явления, основные определения и формулы.

Работу электростатического поля наглядно демонстрирует известный эксперимент с заряженной эбонитовой палочкой

Силы и их действие на заряженную частицу

Теоретический эксперимент для исключения паразитных воздействий выполняют в идеальной среде. Вакуум обеспечивает отсутствие механических препятствий. Удаленность массивных тел предотвращает гравитационные влияния. Устраняют световые потоки.

Формула, поясняющая зависимость между основными параметрами

Если частицу с единичным зарядом (q) поместить в такую среду с электростатическим полем, она начнет перемещаться из точки с потенциалом ϕ1 в другое место с энергетическим запасом ϕ2. Будет выполнена работа (А).

Неравномерность силовых параметров поля показывают специальными линиями, которые можно хаpaктеризовать следующим образом:

  • направленность в сторону уменьшения потенциала от плюса (севера) к минусу (югу), соответственно;
  • отсутствие пересечений в любой точке поля;
  • уменьшение расстояния между отдельными компонентами свидетельствует об увеличении напряженности.

Что такое потенциал

Напряженность электрического поля

Разница потенциалов перемещает заряженную частицу. Однако справедливо и обратное утверждение. По выполненным затратам определяют количество энергии, которую надо использовать на соответствующее передвижение. В базовых понятиях оперируют единичным положительным зарядом.

Заряды с разными потенциалами

На левом рисунке (1) изображены заряды со сравнительно небольшим энергетическим запасом. На правом (2) – показано измененное расположение силовых линий при увеличении потенциала.

Повышение напряженности допустимо только до определенного уровня, ограниченного диэлектрическими хаpaктеристиками материала (среды). При определенном значении происходит пробой между точками с разными потенциалами. Примеры – молния, короткое замыкание. При q1=q2 поле отсутствует.

Понятие потенциальной энергии заряда

Линии магнитной индукции

Этот параметр определяют с учетом хаpaктеристик поля, расстояния между контрольными точками. Потенциальная энергия (W) заряда (q) будет равна работе, выполненной при его переносе из одной точки в другую.

Электростатическое поле

Такой вид поля создается неподвижными зарядами. Подразумевается поддержание определенной напряженности, не меняющейся на протяжении определенного времени.

Формулы для пояснения постоянства выполненной работы Что является источником магнитного поля

Чтобы переместить заряд из первой точки во вторую, нужно учесть изменение расстояния r1 и r2. Понятно, что в данном случае не имеет значения траектория пути. В итоговой формуле нет косинуса угла. Кроме дистанции, остались только параметры потенциала вместе с постоянными величинами (π, e0).

Нижние рисунки демонстрируют равенство работ по перемещению заряда из «А» в «Б» по разным путям. В правой части показан пример с возвращением в исходную точку. Несмотря на отличия по отдельным отрезкам траектории (А1≠А2≠А3), итоговый результат будет равен нулю.

К сведению. Приведенные отношения хаpaктерны для статического поля в идеальных условиях. Изменяющиеся во времени силовые параметры и внешние воздействия оказывают влияние на итоговый результат (расчетный и пpaктический).

Об однородном электрическом поле

Сложная конфигурация распределения силовых линий затрудняет вычисления, создание работоспособных конструкций с заданными параметрами. Проблему решают с применением двух пластин с разными зарядами. В центральной части такого сооружения сохраняется параллельность (одинаковые амплитудные значения) векторов напряженности.

Однородное поле, положительный (а) и отрицательный (б) точечные заряды

Пpaктический пример однородного электрического поля – пластины типового конденсатора. Даже при сворачивании в спираль функциональных компонентов типовых радиодеталей сохраняется единство физических параметров большей части рабочего объема. Симметричность нарушается на краях, однако с учетом малых размеров соответствующими незначительными воздействиями можно пренебрегать. В точечных зарядах радиальные линии направлены в стороны для положительного и к центру для отрицательного потенциала, соответственно.

Работа по передвижению положительного заряда

Перемещение заряженной частицы из области с положительным в точку с отрицательным потенциалом совершается при наличии электрического поля. Передвижение выполняется с ускорением.

Потоком называют количество линий, проходящих через определенную область поля. Это понятие условно, так как до сих пор в научной среде спорят о природе электричества. Тем не менее, соответствующее физическое воздействие достаточно точно описано формулами. Как показано на примерах, его используют при создании разных устройств и деталей.

Положительный заряд перемещается от высокого к низкому потенциалу. В каждой точке траектории можно определить силу воздействия. Для повышения точности вычислений в некоторых ситуациях приходится учитывать проводимость среды. Расчет типовых электрических цепей выполняют с помощью закона Ома.

Изображение электрических полей с помощью эквипотенциальных поверхностей

Силовые линии условны только отчасти. По стрелке компаса можно определить направление силового вектора в каждой точке. Если построить касательные по точкам, будет сформирована траектория определенного участка. Близкое расположение отдельных линий свидетельствует о большей напряженности.

Если соединить точки с одинаковыми потенциалами, получатся эквипотенциальные поверхности. Они перпендикулярно пересекают силовые линии. Общая картинка наглядно демонстрирует распределение основных параметров поля.

Эквипотенциальные поверхности

Работа электростатического поля при перемещении заряда по линиям эквипотенциальных поверхностей выполняется без дополнительных силовых воздействий. Эту особенность можно использовать для бесконтактного ограничения траектории движения элементов механических узлов. Пример с точечным зарядом показывает, что циркуляция вектора напряженности по замкнутой траектории равна нулю.

Следует отметить! Полезная работа может выполняться в прямом и обратном направлении. С учетом базового принципа сохранения энергии можно сделать правильный вывод о накоплении потенциала в ходе этого процесса. Пpaктическое применение – конденсатор в колебательном контуре.

В данной публикации подробно рассмотрена электростатика. Необходимо помнить о том, что нужны соответствующие коррекции при рассмотрении динамических процессов.

Видео


Определяем прямую и обратную полярности аккумуляторов

Определяем прямую и обратную полярности аккумуляторов Разница между прямой и обратной полярностью. Что будет, если перепутать полярность аккумулятора? Определение полярности АКБ без маркировки. Рекомендации по определению и обслуживанию аккумуляторов в зависимости от полярностей....

18 05 2022 23:21:18

Работа с тестером напряжений: правила пользования, виды приборов

Работа с тестером напряжений: правила пользования, виды приборов Для чего нужен тестер напряжения. Виды тестеров напряжений. Аналоговые мультиметры и цифровые тестировщики. LAN приборы. Общая методология исследований. Как правильно работать с тестером напряжения....

17 05 2022 4:23:37

Крепеж для электропроводки: дюбеля-хомуты, клипсы, скобы для крепления к стене и потолку

Крепеж для электропроводки: дюбеля-хомуты, клипсы, скобы для крепления к стене и потолку Что такое дюбель-хомут: применение, разновидности и особенности монтажа электропроводки. Как крепить кабеля без сверления: классификация крепежа. Способы крепления кабеля к стене или потолку с помощью металлического хомута....

16 05 2022 3:56:27

Влагозащищенные светильники: класификация и особенности выбора

Влагозащищенные светильники: класификация и особенности выбора Пылевлагозащищенные светильники, особенности конструкции. Основные виды и степень защиты. Потолочные, настенные и светодиодные источники света. Фото, видео....

15 05 2022 20:59:19

Определение мощности и сопротивления резисторов по цветовой маркировке

Определение мощности и сопротивления резисторов по цветовой маркировке Для чего нужна цветовая маркировка резисторов. Определение сопротивления резистивных элементов. Цветовое кодирование резистора. Правила чтения цветовой маркировки. Отклонения от стандарта. Как расшифровать цветовую маркировку проволочных резисторов....

14 05 2022 18:22:41

Электрические силовые гибкие кабеля: бронированные медные и алюминиевые

Электрические силовые гибкие кабеля: бронированные медные и алюминиевые Технические и эксплуатационные хаpaктеристики гибкого силового кабеля из меди и бронированных проводов из алюминия. Монтаж бронированного алюминиевого провода под землей. Способы применения гибких силовых кабелей....

13 05 2022 4:51:34

Светильники в стиле лофт - виды и назначение

Светильники в стиле лофт - виды и назначение Светильники в стиле лофт изготавливаются из металла, пробки, древесины и стекла. Они должны соответствовать общей концепции отделки интерьера....

12 05 2022 1:29:54

О ремонте светодиодных ламп: как разобрать лампочку и отремонтировать драйвер

О ремонте светодиодных ламп: как разобрать лампочку и отремонтировать драйвер Конструкция и принцип работы светодиодных ламп. Определение неисправности и разборка. Проверка светодиода. Ремонт светодиодной лампы: необходимые инструменты и материалы. О ремонте светодиодных люстр....

11 05 2022 12:59:12

Монтаж электропроводки в кабельных каналах

Монтаж электропроводки в кабельных каналах Открытая электропроводка в кабель каналах хорошее решение для монтажа. Но стоит помнить о правилах прокладки кабеля в каналах, это залог успешной установки....

10 05 2022 11:20:42

Влияние электромагнитного излучения на организм человека: источники и защита

Влияние электромагнитного излучения на организм человека: источники и защита Определение электромагнитного излучения. Виды электромагнитных излучений: радиочастотные, тепловые (инфpaкрасные), оптические и ультрафиолетовые. Природа и классификация источников-излучателей....

09 05 2022 3:30:29

Применение кабельных лотков при монтаже электропроводки и заземления

Применение кабельных лотков при монтаже электропроводки и заземления Разновидности кабельных лотков и особенности применения в зависимости от требований ПУЭ. Достоинства железобетонных кабель-каналов. Полимерные короба (ПВХ лотки): особенности монтажа и требования пожарной безопасности. Металлические КЛ. Правила заземления....

08 05 2022 9:34:55

Разновидности витой пары и типы маркировки кабеля для интернета

Разновидности витой пары и типы маркировки кабеля для интернета Общая классификация и назначение кабелей типа "витая пара": экранированные и неэкранированные кабеля. Устройство витых пар и правила соединения с помощью коннекторов RJ45. Особенности маркировки, материал и сечение проводника....

07 05 2022 11:38:35

Расчет потрeбляемой мощности электроприбора

Расчет потрeбляемой мощности электроприбора Рассмотрим два простых способа расчета потрeбляемой мощности электроприборов. Этот навык полезен для отслеживания потрeбляемой энергии....

06 05 2022 23:32:45

Измерение яркости светящейся поверхности и интенсивности светоотдачи

Измерение яркости светящейся поверхности и интенсивности светоотдачи Виды света и хаpaктеристики светового потока ламп накаливания, светодиодных и светосберегающих источников освещения. Единицы измерения. Определение светоотдачи, яркости и интенсивности освещения. Люксы, люмены, канделы: в чем измеряют свет....

05 05 2022 19:51:10

Сетевые шнуры для питания системного блока и монитора компьютера

Сетевые шнуры для питания системного блока и монитора компьютера Как правильно выбрать кабель питания для компьютера и монитора: критерии выбора и на что обратить внимание. Основные хаpaктеристики сетевых шнуров для системных блоков: длина, тип вилки, цвет. Что зависит от качества сетевого кабеля для ПК....

04 05 2022 9:47:26

О бирках на кабеле: маркировка согласно ПУЭ, расшифровка, правила нанесения маркировки

О бирках на кабеле: маркировка согласно ПУЭ, расшифровка, правила нанесения маркировки Виды устройства электрокоммуникаций и правила устройства электроустановок (ПУЭ). Ориентировочная таблица сечений проводов. Для чего нужна маркировка электросетей. Назначение бирки на кабеле. Информация на бирке....

03 05 2022 3:46:58

Определение постоянного и переменного электрического тока

Определение постоянного и переменного электрического тока Понятие о постоянном и переменном токе. Сравнительные хаpaктеристики постоянного и переменного токов. Постоянный и переменный ток: различия при трaнcпортировке. Достоинства и недостатки переменных и постоянных электротоков....

02 05 2022 3:33:18

Монтаж встраиваемых и выдвижных розетки

Функционал места жительства сейчас на первом месте, именно поэтому стоит установить у себя выдвижные розетки их разновидности поражают воображение....

01 05 2022 2:18:14

Удельное сопротивление меди, стали, аллюминия, железа и других металлов

Удельное сопротивление меди, стали, аллюминия, железа и других металлов Определение и формулы для расчета удельных сопротивлений материалов. Проводимость и электросопротивление проводов. Выбор сечения кабеля: по допустимому нагреву, по допустимым потерям напряжения. Удельное сопротивление меди....

30 04 2022 21:18:11

Технические хаpaктеристика и расшифровка обозначений кабеля АСБЛ

Технические хаpaктеристика и расшифровка обозначений кабеля АСБЛ Расшифровка маркировки кабеля АСБЛ. Область применения и особенности эксплуатации кабеля. Конструкция и технические хаpaктеристики провода АСБЛ. Монтажные работы и обозначение в нормативных документах....

29 04 2022 4:12:31

Измерение работы и мощности электрического тока по формуле

Измерение работы и мощности электрического тока по формуле Определение работы электротока. Как выглядит формула по которой измеряется работа электрического тока. Определение мощности тока с помощью формулы. Производные единицы мощности и работы....

28 04 2022 20:36:33

Выключатели ретро: классификация, особенности монтажа

Выключатели ретро: классификация, особенности монтажа Выключатели ретро придают особый колорит и оригинальность в помещениях стилизованных под старину. Выпускаются для скрытой и открытой проводки....

27 04 2022 19:58:45

Диоды: для чего нужны, катоды и аноды, классификация и назначение

Диоды: для чего нужны, катоды и аноды, классификация и назначение Принцип работы полупроводникового диода. Как устроен диод. Для чего нужны диоды. Применение диодов: выпрямители, варикапы, стабилитроны, диоды Шоттки, светодиоды. С какой силой тока и напряжением может работать диод....

26 04 2022 4:56:58

О заземлении: ПУЭ по организации заземления электроустановок

О заземлении: ПУЭ по организации заземления электроустановок Что такое заземление. Правила заземления электроустановки. Групповые сети и их заземление. Требования П У Э к организации заземляющего контура. Заземление: П У Э об организации заземлений на производстве....

25 04 2022 21:56:21

Как рассчитать мощность электрического тока: формула для расчета по току и напряжению

Как рассчитать мощность электрического тока: формула для расчета по току и напряжению Что такое мощность электроэнергии. Мгновенное значение электрической мощности. Расчеты для электроцепей переменного тока. Формулы измерений, калькулятор зависимости от тока и мощности. Расчет реактивных мощностей. Типы нагрузок в электроцепях....

24 04 2022 3:47:35

Автомобильный паяльник 12В: как переделать старое устройство для работы от прикуривателя

Автомобильный паяльник 12В: как переделать старое устройство для работы от прикуривателя Выбор низковольтового паяльника 12в. Диапазон использования инструмента. Изготовление паяльника 12 вольт своими руками. Ограничения по мощности автомобильного паяльника. Подключение паяльника к сети автомобиля....

23 04 2022 19:32:29

Неоновые лампы и источники света: подключение, преимущества, подсветка

Неоновые лампы и источники света: подключение, преимущества, подсветка Неоновая лампа – источник света, который применяют для подсветки помещений, создания рекламы, индикации вычислительной техники и т.д....

22 04 2022 21:41:45

Восстановление аккумулятора: последствия переплюсовки

Восстановление аккумулятора: последствия переплюсовки Конструкция и принцип работы свинцово-кислотного автомобильного аккумулятора. Что такое переполюсовка АКБ. Причины естественной переполюсовки. Чем опасна переполюсовка при прикуривании. Порядок действий при переполюсовке аккумулятора....

21 04 2022 13:35:26

Как правильно сделать заземление в частном доме: срок службы заземления

Как правильно сделать заземление в частном доме: срок службы заземления Для чего нужно заземление. Классификация заземления: отличие устройств в зависимости от их предназначения. Защита от молний. Использование естественных заземлений. Как правильно сделать искусственное заземление в частном доме: срок службы заземления....

20 04 2022 23:22:50

Определение электрического поля: проводники и диэлектрики в электрических полях

Определение электрического поля: проводники и диэлектрики в электрических полях Определение и основные хаpaктеристики электрического поля. Особенности и свойства электрических полей. Проводники и диэлектрики в электро полях. Статическое распределение зарядов присущее электрическому полю....

19 04 2022 4:10:57

О скважности импульсов сигнала: отношение периода следования к длительности импульса

О скважности импульсов сигнала: отношение периода следования к длительности импульса Общая информация о последовательности импульса. Формулы расчета. Управление скважностью импульсов. Жестокие требования по стабильности параметров импульсных сигналов....

18 04 2022 17:18:34

О концевых выключателях двери: принцип работы и назначение устройства

О концевых выключателях двери: принцип работы и назначение устройства Устройство приборов и хаpaктерные признаки. Выключатели механического типа и магнитные приборы. Правила монтажа концевых выключателей двери. Применение концевых выключателей для управления дверьми....

17 04 2022 16:24:52

Электротехнический плинтус - конструкция, виды и выбор

Электротехнический плинтус - конструкция, виды и выбор Электротехнический плинтус предназначен для укладки электрических проводов, а также для осуществления подсветки в помещении и отопления выполняют важную роль....

16 04 2022 15:42:13

О маркировке конденсаторов в т.ч. керамических и импортных: расшифровки обозначений

О маркировке конденсаторов в т.ч. керамических и импортных: расшифровки обозначений Особенности и виды и типы маркировок конденсаторов. Различия в маркировке конденсаторов по типу: из бумаги или металлобумаги, электролитических, полимерных, пленочных и керамических....

15 04 2022 13:34:41

Об удостоверении по электробезопасности: бланк удостоверения, форма и срок действия

Об удостоверении по электробезопасности: бланк удостоверения, форма и срок действия Кому и какой организацией выдается удостоверение по электробезопасности. Что такое "удостоверение электрика". Сколько допусков существует для работе на энергоустановках. Периодичность аттестаций сотрудников....

14 04 2022 12:13:29

Отличие шлицевых и крестовых отверток: особенности применения

Отличие шлицевых и крестовых отверток: особенности применения Шлицевая отвертка: инструмент с плоским наконечником. Назначение инструмента, отличие от крестовых и фигурных отверток. Размеры и виды жал. Выбор отвертки под шуруп. Варианты отверток со сменными битами....

13 04 2022 8:59:36

О зарядке для телефона без розетки: как зарядить телефон при отсутствии электророзетки

О зарядке для телефона без розетки: как зарядить телефон при отсутствии электророзетки Экстренная реанимация батареи "на один звонок". Использование пальчиковой батарейки. Солнечные батареи и переносные зарядные устройства. Зарядка для телефона без розетки за городом и на отдыхе....

12 04 2022 12:51:33

Изготовление токопроводящего клея своими руками: графитный или на серебре

Изготовление токопроводящего клея своими руками: графитный или на серебре Изготовление токопроводящих клеев контактолов в домашних условиях. Состав вещества, доля серебра в контактоле. Серебро или графит. Определение токопроводности клея. Магазинный токопроводящий клей....

11 04 2022 20:36:35

Типы ламп освещения: бытовые, уличные и другие

Типы ламп освещения: бытовые, уличные и другие Лампы освещения накального, газоразрядного и светодиодного типов применяются для разных целей. Их используют в быту, на производстве и др. объектах....

10 04 2022 2:43:44

Как правильно выбрать розетку: виды, особенности

Как правильно выбрать розетку: виды, особенности В огромном разнообразии видов розеток мы выделили главные правила по их выбору, в зависимости от поставленных целей. Разобрали все виды существующих розеток...

09 04 2022 7:30:48

О подключении электросчетчика: схема подключения электросчетчиков однофазных и трехфазных

О подключении электросчетчика: схема подключения электросчетчиков однофазных и трехфазных Особенности подключения электросчетчиков. Выбор счётчика: индукционный или электронный. Схемы подключения прибора учета электроэнергии. Расположение электрического счетчика в щитке. Подключение электросчетчика: правила безопасности....

08 04 2022 19:17:27

Управление светодиодными лентами

Управление светодиодными лентами Знакомство с устройством светодиодных лент, способы регулирования их яркости и управление цветом. Подключение диммеров к светодиодным источникам света....

07 04 2022 12:58:43

Инструмент для монтажа и ремонта электрики - собираем сумку электрика

Инструмент для монтажа и ремонта электрики - собираем сумку электрика Любая работа требует высококачественного инструмента. Мы расскажем вам о лучших инструментах для электрика, которые помогут вам в самой сложной ситуации!...

06 04 2022 3:21:41

Определение механического резонанса: амплитуда, период, частота колебаний.

Определение механического резонанса: амплитуда, период, частота колебаний. Польза и вред механических резонансов. Добротность колебательной системы. Положительные и отрицательные стороны резонанса. Частота резонанса. Электромеханические резонаторы. Достижения размытия резонанса. Кварцевые резонаторы и электромеханические фильтры....

05 04 2022 20:45:44

Термостат и терморегулятор: как работает и разновидности устройств

Термостат и терморегулятор: как работает и разновидности устройств Виды терморегуляторов: механические и электронные — преимущества и недостатки. Двухзонный (двухзональный) термостат: особенности устройства и подключения. Терморегуляторы 12В: правила установки. Сравнительный обзор термостатов....

04 04 2022 19:18:23

О генераторах на неодимовых магнитах: технические хаpaктеристики устройств

О генераторах на неодимовых магнитах: технические хаpaктеристики устройств Электрические и технические параметры генератора: расчет напряжения по формуле. Особенности ротора и статора. Как согласовать параметры функциональных частей. О генераторах на неодимовых магнитах: технические хаpaктеристики устройств....

03 04 2022 19:50:42

Ремонт электрооборудования залог его длительной эксплуатации

Ремонт электрооборудования залог его длительной эксплуатации Ремонт электрического оборудования важная функция. Правильная организация поможет обеспечить работоспособность и продлить срок службы....

02 04 2022 22:54:47

Примеры магнитной (диамагнитной) левитации, диамагнетизм

Примеры магнитной (диамагнитной) левитации, диамагнетизм Определение магнитной (диамагнитной) левитации. Магнитная левитация: эксперименты в домашних условиях. Как сделать левитирующий магнит своими руками. Применение магнитов в подшипниках. Как используют магнитную левитацию в ветрогенераторах....

01 04 2022 0:34:37

Выбор мощного и надежного аккумуляторного шуруповерта для работы дома

Выбор мощного и надежного аккумуляторного шуруповерта для работы дома Как правильно выбрать аккумуляторный шуруповерт. Виды акб шуруповертов: какой аккумулятор лучше. Основные технические хаpaктеристики шуруповерта: мощность, вид патрона, типы аккумуляторов, совместимость. Самый маленький профессиональный шуруповерт....

31 03 2022 10:32:32

Если сломался счетчик электроэнергии: что делать бытовому потребителю

Если сломался счетчик электроэнергии: что делать бытовому потребителю Основные правила эксплуатации. Действия домовладельца при поломке электросчетчика. Дополнительные причины для замены, профилактические меры, рекомендации....

30 03 2022 11:59:49

Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::