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


Законы последовательного и параллельного соединения проводников

Законы последовательного и параллельного соединения проводников Применение различных типов соединений в электрических цепях в зависимости условий. Преимущество параллельного соединения проводников. Законы последовательной и параллельной цепей. Примеры использования различных видов соединения проводников....

02 10 2022 21:39:27

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....

01 10 2022 14:19:57

Схема подключения электромагнитных пускателей на 220В и 380В: через кнопочный пост

Схема подключения электромагнитных пускателей на 220В и 380В: через кнопочный пост Разница между контактором и пускателем. Виды магнитных пускателей: классификация приборов по способу размещения и защищённости от вредных воздействий. Схема подключения электромагнитного контактора....

30 09 2022 9:40:23

Формула для вычисления энергии электрических полей конденсаторов

Формула для вычисления энергии электрических полей конденсаторов Определение и формулы напряженности электрополя. Работа и энергия в электростатическом поле. Электрическое поле в конденсаторе. Определение максимальной энергии в конденсаторах. Определение энергии электрического поля через составление формул для работы....

29 09 2022 1:35:43

Металлогалогенные светильники: их устройство и подключение

Металлогалогенные светильники: их устройство и подключение Преимущества,особенности и конструкция металлогалогенных светильников, а также инструкция по их подключению от профессионального электрика....

28 09 2022 21:34:57

Счетчик Энергомера СЕ101: схема подключения электросчетчика электроэнергии

Счетчик Энергомера СЕ101: схема подключения электросчетчика электроэнергии Описание прибора электросчетчик Энергомера СЕ 101. Световые индикаторы и особенности индикационного табло Энергомеры СЕ-101. Схема подключения электросчетчика СЕ101. Поэтапная установка электрического счетчика....

27 09 2022 4:25:29

Многоквартирный дом: проектирование и монтаж электропроводки в многоэтажных и производственных зданиях

Многоквартирный дом: проектирование и монтаж электропроводки в многоэтажных и производственных зданиях Общие правила и требования для промышленного монтажа электропроводки в производственном помещении. Инструкция, рекомендации и советы, а также фото....

26 09 2022 10:10:26

Сравниваем конвекторы и тепловентиляторы: какой нагреватель выбрать

Сравниваем конвекторы и тепловентиляторы: какой нагреватель выбрать Что лучше: конвектор или тепловентилятор - особенности выбора. Достоинства и недостатки конвекторов и тепловентиляторов. Конвекторы и тепловентиляторы: особенности выбора, рейтинг производителей, какой прибор лучше выбрать....

25 09 2022 9:26:26

Какой кабель нужен для подключения плиты - схема питания

Какой кабель нужен для подключения плиты - схема питания Какой кабель нужен для подключения плиты? Если плита оснащена реле и адаптерами, прилагаемыми вилками и монтажными коробками, считайте, что повезло....

24 09 2022 3:29:55

Инструмент обжимник коннектора rj45: технология соединения проводов

Инструмент обжимник коннектора rj45: технология соединения проводов Инструментарий для работы с кабелем и коннекторами rj45. Ножничные и выдвижные кримперы. Кабельные стpиппepы. Тестеры rj45. Виды инструмента, правила пользования. Универсальный обжимной инструмент....

23 09 2022 17:44:43

Расчет расхода электроэнергии: считаем потрeбление и затраты на электричество

Расчет расхода электроэнергии: считаем потрeбление и затраты на электричество Учёт расхода электроэнергии по мощности электрооборудования. Влияние на расход электрической энергии применения ламп накаливания, светодиодных или энергосберегающих источников освещения. Как провести расчёт потрeбления электроэнергии бытовыми приборами....

22 09 2022 5:40:33

Как снимать показания счетчика электроэнергии: снятие показаний с электронных и трехтарифных устройств

Как снимать показания счетчика электроэнергии: снятие показаний с электронных и трехтарифных устройств Снятие показаний со счетчиков индукционного типа и электронных электросчетчиков. Как снять показания счетчика электроэнергии Меркурий. Сколько цифр списывается с табло индукционных аппаратов. Учёт электроэнергии в цепях трёхфазного тока....

21 09 2022 7:11:40

Определение мощности резистора: можно ли узнать по размеру детали

Определение мощности резистора: можно ли узнать по размеру детали Формула скорости потрeбления энергии резистором. Как определить мощность резистора. Типы и обозначения резисторов. Нагрев детали в зависимости от сопротивления. Мощности резисторов: можно ли узнать по размеру детали, расшифровки маркировок....

20 09 2022 12:16:43

Технические характеристики и маркировка кабелей из сшитого полиэтилена

Технические характеристики и маркировка кабелей из сшитого полиэтилена Преимущества кабеля из сшитого полиэтилена. Особенности конструкции и варианты исполнения С П Э кабелей. Кабель из сшитых полиэтиленов: устройство и обязательные элементы. Специфика применения и классы продукции....

19 09 2022 23:43:26

Расчет величины индукции магнитных полей по формуле и определение индуктивности

Расчет величины индукции магнитных полей по формуле и определение индуктивности Силовые линии магнитного поля. Взаимосвязь напряженности МП и магнитной индукции. Нахождение напряженностей внутри катушек индуктивностей. Применение силы Лоренца. Магнитная индукция: формула....

18 09 2022 3:40:53

Классификация профессионального электроинструмента: классы по электробезопасности

Классификация профессионального электроинструмента: классы по электробезопасности Профессиональный электроинструмент: классификация приборов. Аккумуляторный или сетевой. Требования к профессиональному электроинструменту. Преимущества профессиональных инструментов и электроинструментов....

17 09 2022 6:59:54

Наружный датчик движения для охраны периметра: беспроводные модели для сигнализации

Наружный датчик движения для охраны периметра: беспроводные модели для сигнализации Виды уличных всепогодных инфpaкрасных датчиков движения и принцип их работы. Радиоволновые и ультразвуковые датчики. Фотоэлектрический датчик для охраны периметра. Недостатки и преимущества беспроводных приборов. Дальность датчика для сигнализации....

16 09 2022 8:35:41

Сварочный инвертор: обзор инверторов, параметры, классификация

Сварочный инвертор: обзор инверторов, параметры, классификация Важнейшей хаpaктеристикой сварочного инвертора является максимальный ток сваривания или мощность - это определяющая способность устройства...

15 09 2022 16:56:46

Как сделать антенну для магнитолы в автомобиль своими руками: какая лучше

Как сделать антенну для магнитолы в автомобиль своими руками: какая лучше Антенны для автомагнитолы: особенности работы и преимущества самодельного устройства. Выбор антенны для автомагнитолы: активная или пассивная. Как сделать штекер для автоантенны. Самостоятельное подключение антенны в автомобиле....

14 09 2022 17:27:31

Электромонтажные лазы электрика по бетонным опорам и стволам деревьев

Электромонтажные лазы электрика по бетонным опорам и стволам деревьев Назначение лазов электромонтажных. Виды когтей монтерских КМ. Когти электрика: правила использования, техника безопасности. Что такое КЛМ2. Серповидные лазы. Когтить по опорам: жаргон электриков....

13 09 2022 10:29:44

Расчет коэффициента полезного действия: формулы для электрической цепи

Расчет коэффициента полезного действия: формулы для электрической цепи Формула и расчет КПД электрической цепи. Для чего нужен расчет коэффициента полезного действия. Определение мощности. Нахождение тока и определение значений для каждого элемента в электрической цепи....

12 09 2022 5:23:45

О нормативах по потрeблению электроэнергии на человека без счетчика

О нормативах по потрeблению электроэнергии на человека без счетчика На чем основан норматив потрeбления электроэнергии на человека без счетчика. Нормативный показатель потрeбления э/э на 1 человека, кВтч/м (таблица). Виды нормативов для льготников, граждан проживающих в домах с электрическим отоплением....

11 09 2022 23:20:59

Виды гибких кабелей: одножильные и многожильные медные провода

Виды гибких кабелей: одножильные и многожильные медные провода Хаpaктеристики и разновидности гибкого кабеля: конструкции кабельной системы. Отличие одножильного от многожильного провода: преимущества и недостатки многожильных и одножильных кабельных систем....

10 09 2022 7:22:18

Сколько электроэнергии потрeбляют электроприборы

Сколько электроэнергии потрeбляют электроприборы От того сколько электроэнергии потрeбляют бытовые приборы, зависит ваш бюджет. Наша таблица покажет средний расход электроэнергии, для расчета потрeбления....

09 09 2022 5:47:58

Способы подключения ламп: последовательное, параллельное

Способы подключения ламп: последовательное, параллельное Способы подключения ламп через один, два выключателя, датчик движения или проходные выключатели, а также параллельное и последовательное подключение....

08 09 2022 20:19:40

Газоразрядные лампы для проекторов - принцип работы

Газоразрядные лампы для проекторов - принцип работы Газоразрядные лампы для проектора названы так по причине свечения, которое происходит в среде инертного газа и паров металлов, а не в воздухе....

07 09 2022 21:16:18

Лотки: основные виды, монтаж кабельных лотков и каналов

Пластиковые каналы, особенности металлических, железобетонных лотков их назначение. Перфорированные и неперфорированные лотки, удобство их прокладки....

06 09 2022 21:31:22

Кабель NYM: расшифровка и технические хаpaктеристики провода

Кабель NYM: расшифровка и технические хаpaктеристики провода Строение NYM-кабеля. Основные хаpaктеристики кабеля NYM. Преимущества и недостатки НУМ кабелей. Области применения, способы монтажа, производители и условия хранения кабельной продукции с маркировкой NYM....

05 09 2022 15:17:28

Частотный преобразователь: конструкция, принцип действия

Частотный преобразователь: конструкция, принцип действия Виды частотных преобразователей. Области применения. Описание работы частотных электроприводов. Частотные преобразователи для асинхронного двигателя....

04 09 2022 9:37:24

Заземления: повторные, электролитические, модульные и глубинные

Заземления: повторные, электролитические, модульные и глубинные Определение модульного заземления. Устройство штыревого заземления. Глубина помещения электрода в грунт. Принцип установки модульных заземлений. Преимущества глубинного заземления. Что такое искусственный заземлитель....

03 09 2022 3:39:52

Отличие ударных дрелей от перфораторов: что лучше, разновидности инструмента

Отличие ударных дрелей от перфораторов: что лучше, разновидности инструмента Ударная дрель или перфоратор? Какой инструмент подходит для тех или иных работ. Скорость крутящего момента разных приборов. Отличительные особенности дрели и перфоратора. Область применения. Варианты насадок....

02 09 2022 5:48:18

Лампа накаливания: устройство, классификация, мощность, обозначение

Лампа накаливания: устройство, классификация, мощность, обозначение Лампы накаливания широко используемые в быту и промышленности. Они различаются по конструкции, мощности, световой отдаче и дизайну....

01 09 2022 20:38:47

Разновидности и особенности монтажа датчиков движения IEK: модельный ряд и размеры

Разновидности и особенности монтажа датчиков движения IEK: модельный ряд и размеры Назначение и принцип действия инфpaкрасного датчика движения IEK. Технические хаpaктеристики инфpaкрасных датчиков IEK (модельный ряд ДД-012, ДД-018В, ДД-017, ДД-019). Габаритные размеры датчиков. Монтаж и настройка приборов....

31 08 2022 1:13:44

О термоэлектрическом генераторе: изготовление термоэлектрогенератора своими руками

О термоэлектрическом генераторе: изготовление термоэлектрогенератора своими руками Определение и физическое объяснение эффекта Пельтье. Особенности функционирования, принцип действия и конструкция термоэлектрического генератора. Достоинства и недостатки ТЭМ. Самостоятельное изготовление термоэлектрогенератора своими руками....

30 08 2022 21:17:38

Монтаж электрооборудования: технология, требования, нюансы

Монтаж электрооборудования: технология, требования, нюансы Монтаж электрооборудования - ответственные операции. Их выполняют с соблюдением действующих правил и придерживаясь техники безопасности....

29 08 2022 19:16:12

О ремонте паяльник: как отремонтировать паяльник своими руками

О ремонте паяльник: как отремонтировать паяльник своими руками Конструкция и функционирование паяльника. Рабочая мощность и напряжение прибора. Виды паяльников: нихромовые, керамические, индукционные и импульсные. Ремонт паяльника своими руками в домашних условиях....

28 08 2022 7:48:26

Элегазовые выключатели: принцип действия, конструктивные освобенности

Элегазовые выключатели: принцип действия, конструктивные освобенности Принцип действия и конструктивные особенности всех видов элегазовых выключателей высокого напряжения. Их преимущества, недостатки и обслуживание....

27 08 2022 20:38:20

Как выполнить расчет трaнcформатора в полном объеме

Как выполнить расчет трaнcформатора в полном объеме Особенности и формулы расчёта однофазных, трехфазных и тороидальных трaнcформаторов. Типы сердечников магнитопровода....

26 08 2022 22:17:10

Источник бесперебойного питания: типы и выбор по условиям

Источник бесперебойного питания: типы и выбор по условиям Что собой представляет источник бесперебойного питания. Типы источников питания и выбор нужного в конкретных условиях устройства....

25 08 2022 13:44:40

Розетка 380 вольт: подключение, маркировка, конструкция

Розетка 380 вольт: подключение, маркировка, конструкция Розетка на 380 вольт служит для подключения мощных электроприборов. Мы расскажем все о классификации и монтаже данной розетки....

24 08 2022 23:32:17

Свойства полупроводниковых материалов: применение полупроводников

Свойства полупроводниковых материалов: применение полупроводников Что такое полупроводники. Как обеспечивается проводимость. Проводимость p-типа и n-типа. Основные понятия: атом, электрон, ион. Использование проводников. Легирование полупроводников. Разновидности полупроводниковых материалов. Полимеры....

23 08 2022 12:45:58

Инструкция к инфpaкрасным датчикам движения ДД-024: технические хаpaктеристики

Инструкция к инфpaкрасным датчикам движения ДД-024: технические хаpaктеристики Устройство и принцип работы ДД 024. Эксплуатационные и технические параметры инфpaкрасного датчика движения ДД024. Монтаж и схема подключения ДД-024. Настройка датчика движений по трем параметрам....

22 08 2022 9:54:26

О хлопковых выключателях света: технические хаpaктеристики акустических выключателей

О хлопковых выключателях света: технические хаpaктеристики акустических выключателей Акустические или хлопковые выключатели света: правила выбора и монтажа изделий. Отличительные особенности хлопкового выключателя света. Преимущества акустических выключателей света перед традиционными....

21 08 2022 18:24:18

Как узнать номер и класс точности электросчетчика

Как узнать номер и класс точности электросчетчика Вся интересующая вас информация есть на счетчике или в его паспорте, главное знать где искать! Мы сделали для вас пошаговую инструкцию....

20 08 2022 11:51:52

Правила последовательного и параллельного подключения аккумуляторных батарей

Правила последовательного и параллельного подключения аккумуляторных батарей Последовательное соединение аккумуляторов: какие правила соблюдать при последовательной зарядке батарей. Параллельное соединение АКБ: принципы параллельного подключения. Проверка подключения. Советы по подключению аккумуляторной батареи....

19 08 2022 12:49:52

Вред от разбитой люминесцентной лампы - советы и рекомендации

Вред от разбитой люминесцентной лампы - советы и рекомендации Какой вред от разбитой люминесцентной лампы и советы как правильно и лучше всего утилизировать осколки, и очистить помещение от ртути....

18 08 2022 12:47:14

Виды промышленных тиристорных преобразователей (инверторов)

Виды промышленных тиристорных преобразователей (инверторов) Виды преобразовательных агрегатов (инверторов напряжения, преобразователей тока и т.п.) Особенности тиристорного управления. Схемные решения преобразователей на основе тиристоров. Последовательные и параллельные инверторы тока....

17 08 2022 23:47:46

Подключение электричества к участку: советы профессионалов

Подключение электричества к участку: советы профессионалов Подключение электричества к участку с дачным строением организуется в установленном порядке, предполагающем выполнение следующих обязательных процедур....

16 08 2022 13:31:31

Особенности подключения контактора и его применение

Особенности подключения контактора и его применение Принцип работы и конструктивные особенности контактора. Способы подключения его к сети и к нагрузке. Защита цепей электромагнитного контактора....

15 08 2022 7:21:35

Расшифровки обозначений и маркировок диодов СМД: типоразмеры компонентов

Расшифровки обозначений и маркировок диодов СМД: типоразмеры компонентов Технология поверхностного монтажа (SMD-технология). Преимущества использования smd деталей. СМД-маркировка электрических элементов следующих групп: двух, трех и более контактных деталей. Маркировки резисторов....

14 08 2022 13:47:55

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