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


Прожектор для улицы с датчиком движения: разновидности, подключение, настройка

Прожектор для улицы с датчиком движения: разновидности, подключение, настройка Прожектор для улицы с датчиком движения может использоваться в качестве элемента охранной системы. Он позволяет экономить электроэнергию....

20 04 2024 1:31:36

О распиновке наушников: необходимый инструмент для ремонта и обслуживания

О распиновке наушников: необходимый инструмент для ремонта и обслуживания Распиновка наушников (проводов и разъемов): необходимый инструмент и расходные материалы. Поиск неисправностей и прозвонка проводов. Ремонт динамика наушников....

19 04 2024 16:38:23

Должностные обязанности электромонтера: общая инструкция

Рабочая категория электромонтера. Основные функции, права и обязанности по ремонту. За что он ответственен и с какими службами взаимодействует. Фото, видео....

18 04 2024 5:26:51

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....

17 04 2024 6:17:17

Нормы освещенности уличного освещения: особенности, правила

Нормы освещенности уличного освещения: особенности, правила Освещение дорог позволяет обезопасить человека. Показатели зависят от категории объекта, яркости дорожного покрытия и количества движущего трaнcпорта....

16 04 2024 3:56:22

Как измерить сопротивления заземляющих устройств: проверка контура заземления

Как измерить сопротивления заземляющих устройств: проверка контура заземления Состав и виды заземляющих устройств. Простейший заземляющий контур. Факторы, влияющие на величину Rз и способы измерения. Измерение сопротивления заземляющего устройства в частном доме....

15 04 2024 14:52:17

Полезное и вредное действия токов Фуко: снижение потерь и мощность вихревых токов

Полезное и вредное действия токов Фуко: снижение потерь и мощность вихревых токов Определение тока Фуко. История открытия. Варианты уменьшения силы вихревого потока. Применения токов Фуко. Вихревые потоки, возникающие под воздействием электромагнитной индукции в металлическом, а также любом другом проводнике....

14 04 2024 9:20:16

Двухтарифный счетчик электроэнергии: монтаж, преимущества, настройка

Двухтарифный счетчик электроэнергии: монтаж, преимущества, настройка Многотарифный счетчик поможет легко экономить на электроэнергии. А его монтаж, установка и выбор это очень простая задача!...

13 04 2024 12:25:30

Проверка емкости и заряда батареек прибором-тестером — мультиметром

Проверка емкости и заряда батареек прибором-тестером — мультиметром Аккумуляторная и обычная батарейка: технические хаpaктеристики и основные различия. Проверка заряда элемента питания с помощью мультиметра без нагрузки. Как проверить заряд батарейки мультиметром под нагрузкой....

12 04 2024 12:16:15

Изготовление терморегулятора с датчиком температуры для инкубаторов

Изготовление терморегулятора с датчиком температуры для инкубаторов Как выглядит терморегулятор для инкубатора: общие сведения об устройстве. Изготовление терморегулятора с датчиком температуры для инкубаторов своими руками. Принцип работы оборудования. Особенности сборки термостата....

11 04 2024 0:29:11

Реверсивный магнитный пускатель: подключение и запуск, настройка реверса

Реверсивный магнитный пускатель: подключение и запуск, настройка реверса Как устроен магнитный реверсивный пускатель. Подключение обычного магнитного пускателя. Особенности подключений магнитных реверсивных пускателей. Контроль подключения силовых контактов к магнитному реверсивному пускателю: схема с кнопками....

10 04 2024 7:29:57

О программе по электробезопасности: 2 группа - кому присваивается

О программе по электробезопасности: 2 группа - кому присваивается Программа по электробезопасности 2 группа - кому присваивается, дистанционное обучение и аттестационные центры. Требования для получения: что входит в курс. Аттестация сотрудников предприятий....

09 04 2024 8:12:55

Формула для расчета вектора напряженности электрических полей

Формула для расчета вектора напряженности электрических полей Как направлен вектор электрического поля. Правила вычерчивания силовых линий. Определение электрической силы с помощью закона Кулона. Вычисление модуля напряженности. Напряженность электрического поля. Закон обратных квадратов. Формула для расчета вектора напряженности электрических полей....

08 04 2024 9:47:51

Как замерять сопротивление изоляции электропроводки: периодичность процедуры

Как замерять сопротивление изоляции электропроводки: периодичность процедуры С какой периодичностью следует проводить замеры сопротивления изоляции электропроводки. Основные требования к изоляционному материалу проводников. Нормативы ПУЭ для сопротивления изоляций электропроводки....

07 04 2024 6:55:39

Измерение сопротивления заземления с помощью прибора М-416

Измерение сопротивления заземления с помощью прибора М-416 Принцип работы и назначение прибора для измерения сопротивления заземления М416. Приделы измерений устройства для измерений сопротивлений в заземлениях М-416. М 416: подготовка к работе и проведение замеров по проверки исправности заземлений....

06 04 2024 21:20:58

О защитном заземлении: что это такое, принцип работы, сопротивление почвы

О защитном заземлении: что это такое, принцип работы, сопротивление почвы Что нужно знать о защитных заземлениях. Правила монтажа защитного заземления в частном доме с учетом сопротивления грунта. Защитное заземление: области применения от промышленных электроустановок до квартиры....

05 04 2024 6:49:35

Принцип работы и технические хаpaктеристики преобразователей напряжения DC-DC

Принцип работы и технические хаpaктеристики преобразователей напряжения DC-DC Общее понятие о преобразователях DC DC. Принцип работы импульсного преобразователя. Параметры импульсных преобразователей. Широтно-импульсная модуляция. Преобразователь напряжения DС-DC с гальванической развязкой....

04 04 2024 0:12:49

Тест на допуск электробезопасности (5 группа)

Тест на допуск электробезопасности (5 группа) Экзаменационные тесты для проверки знаний норм и правил работы в электроустановках в объеме группы V по электробезопасности...

03 04 2024 22:16:41

Какая аккумуляторная батарея лучше для шуруповерта

Какая аккумуляторная батарея лучше для шуруповерта Какие элементы питания лучше для шуруповертов: литиевые или никеливые. Сроки службы АКБ шуруповертов. Сравнительные рейтинги аккумуляторов. Возможна ли переделка шуруповерта под другой тип аккумулятора....

02 04 2024 6:17:51

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

Электростатическое поле и перемещение заряда в проводнике: какую работу делает поле Физическое объяснение потенциала. Образование электрического поля и его особенности. Понятие однородных электрических полей. Энергия по перемещению положительно заряженной частицы....

01 04 2024 15:58:23

Цифровые оптические аудиокабели: технические хаpaктеристики звуковых кабелей

Цифровые оптические аудиокабели: технические хаpaктеристики звуковых кабелей Что такое оптический кабель: виды исполнения оптических кабелей. Конструкция оптического провода. Технические хаpaктеристики цифрового оптического аудиокабеля. Сферы применения изделия. Кабель для домашнего кинотеатра и телевизора....

31 03 2024 13:50:20

Расчёт резистора для светодиода и подключение

Расчёт резистора для светодиода и подключение Для чего нужен ограничивающий резистор. Расчёт сопротивления резистора и его мощности. Шунтирование светодиодов резистором....

30 03 2024 6:41:55

Релейная защита: АПВ, АВР, АЧР назначение и требования

Релейная защита: АПВ, АВР, АЧР назначение и требования Виды релейных защит их назначение и классификация. Основные требования к релейным защитам, таким как АВР, АПВ, АЧР....

29 03 2024 17:42:27

Устройство светодиодного индикатора зарядки аккумуляторной батареи

Устройство светодиодного индикатора зарядки аккумуляторной батареи Виды индикаторов заряда аккумуляторной батареи: встроенные и внешние. Заводские индикаторы зарядки АКБ в виде панелей. Как собрать светодиодный индикатор самостоятельно: схема изготовления светодиодного индикатора....

28 03 2024 4:20:29

Расчет освещения - для экономии средств и создания нормальной освещенности

Расчет освещения - для экономии средств и создания нормальной освещенности При расчете освещения учитываются особенности помещения, условия труда и другие параметры. Вычислениями определяется необходимое количество светильников....

27 03 2024 1:47:40

О самодельных генераторах: трехфазный генератор переменного тока своими руками

О самодельных генераторах: трехфазный генератор переменного тока своими руками Как сделать самодельный генератор переменного тока из асинхронного двигателя. Выбор конструкции. Порядок доработки обмоток. Организация приводной части. Изготовление генератора на постоянных магнитах....

26 03 2024 10:54:22

О периодичности проверок знаний по электробезопасности: сроки и порядок проведения

О периодичности проверок знаний по электробезопасности: сроки и порядок проведения Виды проверки знаний по электробезопасности на предприятиях. Группы электротехнического персонала. Что входит в тестирование и какие знания сотрудников проверяются. Сроки проведения проверки....

25 03 2024 1:20:31

О подключении вольтметра: схема подключения вольтметров к цепи

О подключении вольтметра: схема подключения вольтметров к цепи Принцип действия и технические хаpaктеристики вольтметров: электромеханические и электронные аппараты. Подключение вольтметра к цепи переменного и постоянного тока....

24 03 2024 9:27:23

О свободной энергии эфира: генераторы свободной энергии нового поколения

О свободной энергии эфира: генераторы свободной энергии нового поколения Теоретические основы: эфир и теория относительности. Генераторы Тесла и колебательный контур. Свободная энергия эфира: генераторы свободной энергии своими руками. Другие типы генераторов....

23 03 2024 12:22:24

Схема подключения и хаpaктеристики счетчика электроэнергии Меркурий 201

Схема подключения и хаpaктеристики счетчика электроэнергии Меркурий 201 Общее описание прибора учета электроэнергии Меркурий 201. Правила (схема) подключения и технические хаpaктеристики однофазного счетчика Меркурий-201. Преимущества использования в быту и на производстве....

22 03 2024 8:40:31

Отопление электрическими конвекторами: энергосберегающие модели

Отопление электрическими конвекторами: энергосберегающие модели Принцип работы электрического конвектора. Электрический конвектор: устройство и детали конструкции. Нагреватели игольчатые и трубчатого и монолитного типа: преимущества и недостатки. Выбор типа нагревателя (электроконвектора) и места для установки....

21 03 2024 11:35:23

Список изобретений Томаса Эдисона: от телеграфа до лампочки

Список изобретений Томаса Эдисона: от телеграфа до лампочки Томас Эдисон - историческая справка, биография, научные работы великого американского ученого. Изобретения Томаса Эдисона. Тату-машинка изобретенная Томасом Эдисоном. Лампочка-Светлана: изобретение века....

20 03 2024 3:38:18

Защита IP: стандарт по ГОСТ (степени защит)

Защита IP: стандарт по ГОСТ (степени защит) От чего защищается электрооборудование. Государственный стандарт (ГОСТ) степеней защиты IP. Интерпретация кодов. Применение устройств с конкретными индексами. Расшифровка дополнительных букв в кодах. Особенности использования IP-кодировки...

19 03 2024 10:51:31

Каким прибором измерить силы удара, тяги и вращения

Каким прибором измерить силы удара, тяги и вращения Прибор для измерения силы: динамометр. Измерение сил в системе СИ. Принцип действия и история изобретения динамометра. механические (рычажные или пружинные), электрические и гидравлические динамометры....

18 03 2024 0:32:48

Изготовление антенн для телефонов и смартфонов: усиление сигнала сотовой связи

Изготовление антенн для телефонов и смартфонов: усиление сигнала сотовой связи Принцип работы антенны для телефона. Есть разница между антеннами для телефонов и смартфонов. Изготовление антенн для телефонов и смартфонов: усиление сигнала сотовой связи своими руками в домашних условиях....

17 03 2024 15:27:40

Об асинхронном генераторе: принцип работы, отличительные черты устройства

Об асинхронном генераторе: принцип работы, отличительные черты устройства Принцип работы асинхронного генератора. Возможность управления асинхронным генератором. Преимущества и области применения. Виды асинхронных машин и отличия по рабочим хаpaктеристикам....

16 03 2024 20:28:16

Освещение мансарды - правила и источники света

Освещение мансарды - правила и источники света Особенности организации освещения мансарды. Определенные правила освещенности на мансарде. Освещение мансарды, балконов или лоджий....

15 03 2024 6:33:38

Перечень средств относящихся к средствам индивидуальной защиты

Перечень средств относящихся к средствам индивидуальной защиты Определение средств индивидуальной защиты. Меры по снижению влияния вредных факторов, снижения степени опасности и предотвращения несчастных случаев. Перечень и классификация СИЗ. Порядок приобретения и выдачи, ответственность за использование....

14 03 2024 0:10:22

Проверка емкости аккумулятора мультиметром: как измерить аккумуляторную батарею

Проверка емкости аккумулятора мультиметром: как измерить аккумуляторную батарею Виды и параметры аккумуляторных батарей: емкость, выходное напряжение, внутреннее сопротивление. Что такое саморазряд аккумуляторной батареи. Измерение ёмкости АКБ мультиметром. Проверка аккумулятора 18650. В чем измеряется емкость аккумулятора телефона....

13 03 2024 6:31:20

Формула расчета силы ударного тока коротких замыканий ТКЗ

Формула расчета силы ударного тока коротких замыканий ТКЗ Что такое ток короткого замыкания. Причины возникновения ТКЗ. Короткое замыкание: формула расчета, мощности и сил. Описание фактического процесса возникновения и процесса протекания. Ток КЗ: виды коротких замыканий....

12 03 2024 5:38:26

Маркировка полярности: обозначение плюсов и минусов красным и черным

Маркировка полярности: обозначение плюсов и минусов красным и черным Назначение маркировок в электронных устройствах. Правила и виды маркировок согласно действующим нормативам (в т.ч. ПУЭ): красный, черный: плюс, минус. Определение полярности в отсутствии маркировки с помощью измерительных приборов или светодиода....

11 03 2024 20:34:16

Гальванизация как технология: гальваностегия и гальванопластика

Гальванизация как технология: гальваностегия и гальванопластика Что такое процесс гальванизации? Определение гальванического тока. Две электрохимические технологии гальваники: гальванопластика и гальваностегия. Примеры применения гальванирования: аккумуляторные батареи, оцинковка, уменьшение абразивного износа....

10 03 2024 12:53:47

Терморегулятор с выносным датчиком температуры воздуха: хаpaктеристики и применение

Терморегулятор с выносным датчиком температуры воздуха: хаpaктеристики и применение Назначение и принцип работы терморегуляторов с датчиком температуры воздуха. Важные функции выполняемые термореле или термостатом. Особенности датчиков температур. Особенности эксплуатации терморегулятора оснащенного выносными датчиками....

09 03 2024 0:45:38

Защита от короткого замыкания и что такое КЗ: виды и последствия

Защита от короткого замыкания и что такое КЗ: виды и последствия Что представляет собой короткое замыкание. Причины возникновения короткого замыкания. Виды коротких замыканий. Защита от КЗ. Виды пpeдoxpaнителей и автоматических выключателей. Что такое УЗО....

08 03 2024 8:40:44

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....

07 03 2024 8:41:18

Как починить электродрель с регулировкой оборотов: схема подключения кнопки

Как починить электродрель с регулировкой оборотов: схема подключения кнопки Способы починки электрических дрелей в домашних условиях. Способы устранения искрения на щетках: чистка или замена. Устройство электродрели. Основные виды неисправностей. Устранение неисправности патрона дрели....

06 03 2024 7:16:32

В чем измеряются единицы емкости конденсаторов

В чем измеряются единицы емкости конденсаторов Единица измерения емкости в системе СИ и других системах. Фарады через основные единицы системы. Определение кратных единиц ёмкости. Таблица перевода дольных единиц. Маркировка конденсаторов. Кодировка больших по размерам устройств...

05 03 2024 10:34:41

Формула индуктивного сопротивления катушки индуктивности: что это такое и от чего зависит

Формула индуктивного сопротивления катушки индуктивности: что это такое и от чего зависит Определение индуктивного сопротивления. Что такое индуктивное сопротивление катушки индуктивности. Формулы для расчетов. Применение формул для получения верных расчетов во многих отраслях промышленности, электротехнике и энергетике....

04 03 2024 23:19:57

Условия резонанса напряжений в электроцепях и условия их возникновения

Условия резонанса напряжений в электроцепях и условия их возникновения Условия резонанса: понятие, определения и формулы. Что такое резонанс токов и напряжений. Какие резонансы возникают в последовательных контурах, а какие в параллельных. Применение резонансов: магнетроны и феррорезонансные стабилизаторы напряжения....

03 03 2024 15:52:32

Об электричестве простыми словами или что такое электроэнергия

Об электричестве простыми словами или что такое электроэнергия Что такое электричество? Получение и использование электрической энергии. Преимущество электричества: самый популярный источник энергии. Простые правила пользования электричеством. Природное электричество....

02 03 2024 6:59:30

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