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


Подсветка картин – доминанта любого интерьера

Подсветка картин – доминанта любого интерьера Красивая подсветка картин, зеркал и других произведений искусства способна придать интерьеру любого помещения комфорт, презентабельность и эстетичность....

12 07 2024 21:43:15

Технические хаpaктеристики термостойкого кабеля РКГМ: расшифровка маркировки и виды

Технические хаpaктеристики термостойкого кабеля РКГМ: расшифровка маркировки и виды Значение маркировки кабеля. Технические хаpaктеристики и особенности провода РКГМ. Термостойкий провод РКГМ: преимущество проводника. Разновидности РКГМ-кабеля. Класс кабеля-РКГМ и его отличительные свойства в зависимости от количества токопроводящих жил....

11 07 2024 11:27:59

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....

10 07 2024 7:51:49

Зависимость сопротивления от температуры: определение термосопротивления

Зависимость сопротивления от температуры: определение термосопротивления Термосопротивление: назначение изделий. Типы термообразователей и принцип их действия. Металлические или полупроводниковые термометра сопротивления. Формула зависимости сопротивления от температуры....

09 07 2024 15:23:58

Фарады, микрофарады, нанофарады и пикофарады: измерение электрической емкости

Фарады, микрофарады, нанофарады и пикофарады: измерение электрической емкости Электрическая ёмкость - измерение в фарадах, пикофарадах, микрофарадах и нанофарадах. Один фарад - это сколько? Правила измерения электрических емкостей. Обозначение фарада. Важность величины фарад в электронике и электротехнике....

08 07 2024 22:30:42

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....

07 07 2024 22:41:51

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....

06 07 2024 21:53:14

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....

05 07 2024 2:18:40

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....

04 07 2024 6:25:15

Схема изготовления сетевого фильтра под напряжение 220В

Схема изготовления сетевого фильтра под напряжение 220В Принцип работы сетевого фильтра: измерение выхода системы через конденсатор. Как изготовить сетевой фильтр самостоятельно: схемы распайки и подключения элементов цепи. Изготовление сетевых фильтров своими руками на основе двухобмоточного дросселя....

03 07 2024 18:32:49

Все о системах рекуперации электроэнергии торможением: применение в трaнcпорте

Все о системах рекуперации электроэнергии торможением: применение в трaнcпорте Рекуперативное торможение: достоинства и недостатки. Как работает система рекуперации. Что такое силовой спуск. Рекуперация на трaнcпорте: применение в электромобилях, электровелосипедах и на железной дороге. Торможение асинхронных двигателей....

02 07 2024 23:38:11

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....

01 07 2024 11:31:34

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....

30 06 2024 2:10:38

Декоративная электропроводка: типы, фото, видео

Декоративная электропроводка: типы, фото, видео В нынешнее время существует огромное разнообразие методов декорирования электропроводки, и новые веяния заставили нас разобраться в этой теме....

29 06 2024 21:21:23

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....

28 06 2024 15:18:32

Как правильно подключить активную антенну к автомагнитоле: схема установки

Как правильно подключить активную антенну к автомагнитоле: схема установки Что такое активная антенна и в чем ее отличия от пассивной: преимущества и недостатки. Виды активных антенн для автомагнитол: критерии выбора. Схема подключения активной телевизионной антенны на автомобиль....

27 06 2024 21:42:10

О кабеле греющем для кровли: саморегулирующий кабель и монтаж в водостоках

О кабеле греющем для кровли: саморегулирующий кабель и монтаж в водостоках Причины образования льда на крыше. Достоинства и недостатки кабеля греющего для кровли и водостоков. Что такое саморегулирующийся (резистивный) кабель. Виды греющих кабелей для кровель и водостока....

26 06 2024 16:31:32

Подсветка потолка: как выбрать осточник освещения

Подсветка потолка: как выбрать осточник освещения Популярным элементом любого интерьера является грамотно выполненная подсветка потолка. Она придаст помещению любого назначения индивидуальность....

25 06 2024 13:48:25

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....

24 06 2024 2:19:41

О генераторах на транзисторе: схема генератора на транзисторе DIY

О генераторах на транзисторе: схема генератора на транзисторе DIY Автоколебательные транзисторные приборы: принципы работы и общее устройство. О генераторах на транзисторе: схема генератора на транзисторе DIY. Изображение на электрических схемах. Схемы генераторов на транзисторах....

23 06 2024 1:26:31

Таблица билетов с ответами по электробезопасности в зависимости от группы допуска

Таблица билетов с ответами по электробезопасности в зависимости от группы допуска Составление билетов с типовыми вопросами. Таблица билетов с ответами по электробезопасности. Порядок сдачи экзамена по электробезопасности в зависимости от группы....

22 06 2024 5:55:17

Гелевые аккумуляторы для автомобиля: плюсы и минусы гелевых АКБ

Гелевые аккумуляторы для автомобиля: плюсы и минусы гелевых АКБ Главный принцип работы гелевого аккумулятора. Конструкция и особенности гелевых аккумуляторных батарей. Специфика зарядки гелевой батареи. Автомобильная гелевая аккумуляторная батарея: достоинства и недостатки....

21 06 2024 10:33:14

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....

20 06 2024 1:43:30

Как паять светодиодную ленту - подготовка и способы

Как паять светодиодную ленту - подготовка и способы Как паять светодиодную ленту и полезные рекомендации всего процесса. Что нужно для того, чтобы спаять светодиодную ленту....

19 06 2024 16:29:57

Электрические и электронные самоделки: советы начинающим электрикам

Электрические и электронные самоделки: советы начинающим электрикам Советы по изготовлению электрических и электронных самоделок. Самодельная электрическая гирлянда. Светомузыка своими руками. Самоделки для начинающих. Самоделки своими руками: электрика DIY....

18 06 2024 5:21:11

О проводах для электропроводки: как выбрать правильный провод для квартиры

О проводах для электропроводки: как выбрать правильный провод для квартиры Чем отличаются провод и кабель. Расчет нагрузки на проводку в квартире. Расчет сечения провода для электропроводки. Наиболее популярные кабели. Типы проводов: маркировки и расшифровка обозначений....

17 06 2024 11:16:39

Как ток в квартирной розетке - постоянный или переменный?

Как ток в квартирной розетке - постоянный или переменный? Классификация типов тока на два вида: постоянный и переменный. Сила тока. Требования к сети и виды квартирных розеток. В розетке постоянный ток или переменный?...

16 06 2024 13:38:48

Технические хаpaктеристики и расшифровка маркировки КГН-кабеля

Технические хаpaктеристики и расшифровка маркировки КГН-кабеля Маркировка установочных проводов и кабелей согласно ГОСТу. Конструкция КГН: требования предъявляемые к изоляции провода. Технические хаpaктеристики КГН-кабеля. Конструкция и существующие размеры сечений....

15 06 2024 7:32:13

Тест на допуск электробезопасности (2 группа)

Тест на допуск электробезопасности (2 группа) Экзаменационные тесты для проверки знаний норм и правил работы в электроустановках в объеме группы ll по электробезопасности...

14 06 2024 0:38:26

Электромагнитная индукция: расчет электродвижущей силы по формуле

Электромагнитная индукция: расчет электродвижущей силы по формуле Законы Фарадея и Ленца. Определение формулы ЭДС. Движение провода в магнитном поле. Что такое вращающаяся катушка. Понятие взаимоиндукци. Электромагнитная индукция: расчет электродвижущей силы по формуле....

13 06 2024 17:51:59

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....

12 06 2024 14:48:15

Сертификация электроэнергии: права для поставщика и потребителя электричества

Сертификация электроэнергии: права для поставщика и потребителя электричества Оплата электроэнергии и её условия. Льготы и возможность их использования. Права и обязанности сторон. Примеры различных ситуаций, советы, видео, фото....

11 06 2024 16:26:30

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 06 2024 0:27:43

Самодельное изготовление металлоискателя с диксриминацией металла

Самодельное изготовление металлоискателя с диксриминацией металла Изготовление самодельного металлоискателя с функцией дискриминации металлов в домашних условиях. Компоновка прибора по классической схеме. Самостоятельная сборка, намотка катушки, программирование....

09 06 2024 21:40:38

Виды клеммников и клеммных колодок для DIN рейки: маркировка и пломбировка клемм

Виды клеммников и клеммных колодок для DIN рейки: маркировка и пломбировка клемм Что такое дин-рейка. Клеммы (клемники) и клеммные колодки для DIN реек. Какими бывают клеммные зажимы: проходной с зажимом пружиной, клеммы с размыкающим приспособлением и пр....

08 06 2024 0:59:41

Схема лабораторного БП: от простейшего до мощного с легкой регулировкой

Схема лабораторного БП: от простейшего до мощного с легкой регулировкой Изготовление лабораторного блока питания своими руками. Простое устройство и регулируемые БП. Схема двухполярного блока. Советы по оформлению корпуса блоков питания....

07 06 2024 15:28:15

Об инструктаже по электробезопасности на 1 группу: инструкции и правила

Об инструктаже по электробезопасности на 1 группу: инструкции и правила Кому присваивается 1 группа ЭБ. Таблица видов проводимых инструктажей. Программа инструктажа по электробезопасности на 1 группу. Требования по электробезопасности в процессе работы. Классификация травм....

06 06 2024 13:52:23

Как заменить проводку в панельном доме своими руками: расчет длинны и сечения проводников

Как заменить проводку в панельном доме своими руками: расчет длинны и сечения проводников Возможные способы прокладки при замене проводки в панельном доме своими руками: от простейших вариантов, до прокладки кабель-каналов. Подготовительные работы. Штробление, изъятие и монтаж....

05 06 2024 10:58:48

Прокладка и монтаж кабеля - советы эквпертов

Прокладка и монтаж кабеля - советы эквпертов Способов прокладки кабеля очень много, мы расскажем как справиться с любым из них. Качественный монтаж, залог безопасности!...

04 06 2024 6:10:36

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....

03 06 2024 18:17:45

О подключении трехфазных электродвигателей в сеть 220в: схема подключения

О подключении трехфазных электродвигателей в сеть 220в: схема подключения Принцип действия трёхфазного асинхронного электродвигателя. Соединение катушек при подключении трехфазных двигателей к сети 220В. Подключение фазосдвигающих конденсаторов. Как переделать схему вращения в реверсивную....

02 06 2024 16:51:19

Разновидности и особенности монтажа уличной светодиодной гирлянды бахрома

Разновидности и особенности монтажа уличной светодиодной гирлянды бахрома Гирлянда бахрома: использование на улице и внутри помещений. Преимущества и недостатки новогодней уличной светодиодной гирлянды бахрома со светомузыкой. Способы уличного монтажа для гирлянды бахрома....

01 06 2024 17:48:56

Освещение дорог: требования к освещенности улиц

Освещение дорог: требования к освещенности улиц Требования к светодиодным осветительным приборам для уличного освещения и их класификация. Принцип работы и конструкция светильников для магистралей и улиц....

31 05 2024 4:13:36

Тест на допуск электробезопасности (4 группа)

Тест на допуск электробезопасности (4 группа) Экзаменационные тесты для проверки знаний норм и правил работы в электроустановках в объеме группы lV по электробезопасности...

30 05 2024 20:24:51

Кабель резиновый подвижного типа тяжелый: области применения и хаpaктеристики

Кабель резиновый подвижного типа тяжелый: области применения и хаpaктеристики Расшифровка маркировок проводников (кабели, силовые шнуры и т.п.). Кабель резиновый подвижного типа тяжелый: области применения и хаpaктеристики. Правила монтажа кабеля КРПТ. Сечения гибкого кабеля КРПТ....

29 05 2024 8:10:28

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....

28 05 2024 13:39:34

Как сделать бензогенератор своими руками: принцип работы самодельного бензогенератора

Как сделать бензогенератор своими руками: принцип работы самодельного бензогенератора Устройство и принцип работы устройства бензогенератор. Выбор комплектующих для изготовления бензогенератор своими руками. Сопряжение двигателя и генератора. Сборка конструкции и регулировка устройства....

27 05 2024 4:23:10

Вольт-амперная хаpaктеристика полупроводниковых диодов, типовые ВАХи

Вольт-амперная хаpaктеристика полупроводниковых диодов, типовые ВАХи Вольт-амперные хаpaктеристики и свойства полупроводников. Какие бывают ВАХи диодов. Методы измерений ВАХ полупроводникового диода. Что такое типовая вольт-амперная хаpaктеристика. Что такое стабилитрон и отличия его хаpaктеристик....

26 05 2024 4:14:54

Перевод мощности: киловатт в лошадиную силу – калькулятор онлайн

Перевод мощности: киловатт в лошадиную силу – калькулятор онлайн Как перевести лошадиные силы в квт. Таблица расхождений при определении лошадиной силы. Пpaктический аспект перевода мощности. Мощность двигателя: переводим лошадиную силу (ЛС) в киловатты....

25 05 2024 22:40:32

Цветовая распиновка и обжим витой пары под коннектор RJ-45

Цветовая распиновка и обжим витой пары под коннектор RJ-45 Что такое "витая пара": назначение, области применения, обозначения. Формирование сетей из витой пары. Цветовая распиновка и обжим кабеля под коннектор RJ-45. Виды коннекторов и переходников стандарта RJ45....

24 05 2024 9:53:20

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