Перечислите основные свойства электрического поля кратко
Обновлено: 28.06.2024
Вокруг заряженных тел существует особая среда — электрическое поле. Именно это поле является посредником в передаче электрического взаимодействия.
Свойства электрического поля
- Электрическое поле материально, т.е. оно существует независимо от нашего сознания.
- Электрическое поле возникает вокруг зарядов и обнаруживается по действию на пробный заряд.
- Электрическое поле непрерывно распределяется в пространстве и ослабевает по мере удаления от заряда.
- Скорость распространения электрического поля в вакууме равна скорости света c = 3∙10 8 м/с.
Характеристики электрического поля
Напряженность — силовая характеристика электрического поля. Это векторная величина, которая обозначатся как − E . Единица измерения — Ньютон на Кулон (Н/Кл) или Вольт на метр (В/м).
Напряженность численно равна электрической силе, действующей на единичный положительный заряд:
q 0 — пробный заряд.
Пример №1. Сила, действующая в поле на заряд в 20 мкКл, равна 4Н. Вычислить напряженность поля в этой точке.
20 мкКл = 20∙10 –6 Кл
E = F K q 0 . . = 4 20 · 10 − 6 . . = 0 , 2· 10 6 ( Н К л . . )
Направление вектора напряженности совпадает с направлением силы Кулона, если пробный заряд положительный: q 0 > 0 , − E ↑ ⏐ ⏐ ↑ ⏐ ⏐ − F K . Направление вектора напряженности противоположно направлению силы Кулона, если пробный заряд отрицательный: q 0 0 , − E ↑ ⏐ ⏐ ⏐ ⏐ ↓ − F K .
Силовые линии — линии, касательные к которым совпадают с вектором напряженности.
- Направление силовой линии совпадает с направлением вектора напряженности.
- Чем гуще силовые линии, тем сильнее электрическое поле.
- Линии напряженности начинаются на положительных зарядах, а заканчиваются на отрицательных или на бесконечности.
- Если силовые линии поля параллельны, то поле называют однородным.
Потенциальная энергия взаимодействия двух зарядов W (Дж) в вакууме:
W p = k q 1 q 2 r . .
Потенциальная энергия взаимодействия двух зарядов W (Дж) в среде:
W p = k q 1 q 2 ε r . .
Знак потенциальной энергии зависит от знаков заряженных тел:
- W 12 0 — энергия притяжения разноименно заряженных тел;
- W 12 0 — энергия отталкивания одноименно заряженных тел.
Потенциал — энергетическая характеристика электрического поля. Обозначается как ϕ. Единица измерения — Вольт (В).
Численно потенциал равен отношению потенциальной энергии взаимодействия двух зарядов к единичному положительному заряду:
q 0 — пробный заряд.
Потенциал — скалярная физическая величина. Знак потенциала зависит от знака заряда, создающего поле. Отрицательный заряд создает отрицательный потенциал, и наоборот.
Значение потенциала зависит от выбора нулевого уровня для отсчета потенциальной энергии, а разность потенциалов — от выбора нулевого уровня не зависит.
Напряжение — разность потенциалов. Обозначается как U. Единица измерения — Вольт (В). Численно напряжение равно отношению работы электрических сил по перемещению заряда из точки 1 в точку 2:
U = φ 1 − φ 2 = A 12 q 0 .
Эквипотенциальные поверхности — поверхности, имеющие одинаковый потенциал. Они равноудалены от заряженных тел и обычно повторяют их форму. Эквипотенциальные поверхности перпендикулярны силовым линиям.
Пылинка, имеющая массу 10 −6 кг, влетела в однородное электрическое поле в направлении против его силовых линий с начальной скоростью 0,3 м/с и переместилась на расстояние 4 см. Каков заряд пылинки, если её скорость уменьшилась при этом на 0,2 м/с, а напряжённость поля 105 В/м?
Электрическое поле – это особая форма материи которая создаётся электрическими зарядами (заряженными телами) и которую можно обнаружить по взаимодействию электрических зарядов (заряженных тел).
Свойства электрического поля:
1. Оно материально, т.е. существует независимо от нас и наших знаний о нём.
2. Оно создаётся электрическими зарядами (заряженными телами)
3. Оно обнаруживается по взаимодействию электрических зарядов (заряженных тел)
4. Оно действует на электрические заряды (заряженные тела) с некоторой силой.
5. Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться по его действию и с помощью приборов.
6. Электрическое поле является одной из составляющих единого электромагнитного поля и проявлением электромагнитного взаимодействия.
7. Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика напряженность электрического поля.
Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда
Напряженность электрического поля – векторная физическая величина.
Направление вектора совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.
8. Энергетической характеристикой поля является потенциал.
Физическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда, называют потенциалом φ электрического поля:
Потенциал φ является энергетической характеристикой электростатического поля.
В Международной системе единиц (СИ) единицей потенциала является вольт (В): 1 В = 1 Дж / 1 Кл.
Электрическое поле – это особая форма материи которая создаётся электрическими зарядами (заряженными телами) и которую можно обнаружить по взаимодействию электрических зарядов (заряженных тел).
Свойства электрического поля:
1. Оно материально, т.е. существует независимо от нас и наших знаний о нём.
2. Оно создаётся электрическими зарядами (заряженными телами)
3. Оно обнаруживается по взаимодействию электрических зарядов (заряженных тел)
4. Оно действует на электрические заряды (заряженные тела) с некоторой силой.
5. Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться по его действию и с помощью приборов.
6. Электрическое поле является одной из составляющих единого электромагнитного поля и проявлением электромагнитного взаимодействия.
7. Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика напряженность электрического поля.
Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда
Напряженность электрического поля – векторная физическая величина.
Направление вектора совпадает в каждой точке пространства с направлением силы, действующей на положительный пробный заряд.
8. Энергетической характеристикой поля является потенциал.
Физическую величину, равную отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда, называют потенциалом φ электрического поля:
Потенциал φ является энергетической характеристикой электростатического поля.
В Международной системе единиц (СИ) единицей потенциала является вольт (В): 1 В = 1 Дж / 1 Кл.
1. Источником электрического поля являются электрические заряды и переменные магнитные поля, с которыми данное электрическое поле неразрывно связано; источником электростатического поля являются только неподвижные электрические заряды.
2. Электрическое поле действует на внесенные в него заряды с некоторой силой.
3. Электрическое поле распространяется в пространстве с конечной скоростью, которая в вакууме равна скорости света c = 3 ∙ 108 м/с.
Св-ва электрического поля:
1) Создаётся электрическими зарядами
2) Электрическое поле материально
3) Обнаруживается по действию на другие электрически заряженные тела
4) Сильное вблизи заряда, создающего электрическое поле
Идея электрического поля была введена М. Фарадеем и теоретически обоснована Дж. Максвеллом.
Электрическое поле это вид материи посредством которого осуществляется взаимодействие электрических зарядов.
Электрическое поле неподвижных зарядов не меняется со временем и называется электростатическим полем .
Свойства электрического поля :
Порождается электрическим зарядом.
Обнаруживается по действию на заряд.
Действует на заряд с некоторой силой.
Распространяется в пространстве с конечной скоростью с=3·10 8 м/с.
Силовой характеристикой электрического поля является напряженность .
Напряженность электрического поля – векторная физическая величина, равная отношению силы , действующей на пробный точечный заряд q , к этому заряду:
Направление вектора напряженности совпадает с направлением вектора кулоновской силы.
Напряженность поля не зависит от значения пробного заряда q ; определяется зарядами – источниками поля, является силовой характеристикой этого поля.
Единица в СИ – Н/Кл или В/м.
Поле, напряженность которого в любой точке одинакова ( E = const ), называют однородным .
Напряженность точечного электрического заряда в данной точке зависит от модуля заряда Q и от расстояния до этого заряда R .
Каждый электрический заряд создает в пространстве электрическое поле независимо от наличия других электрических зарядов. В этом заключается принцип суперпозиции электрических полей .
Электрические поля изображаются графически с помощью линий напряженности .
Неоднородное электрическое поле :
Силовая линия (линия напряженности) электрического поля – линия, в каждой точке которой напряженность поля направлена по касательной. Силовые линии поля в электростатике начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных. Густота силовых линий пропорциональна модулю вектора напряженности.
Однородное электрическое поле:
На электрический заряд помещенный в однородное электрическое поле действует кулоновская сила способная совершать работу по перемещению электрического заряда.
Работа электрического поля не зависит от формы траектории и на замкнутой траектории равна нулю. Такие поля называются потенциальными . Для этих поле характерна незамкнутость линий напряженности.
Энергетической характеристикой электрического поля является потенциал (разность потенциалов), скалярная физическая величина, выражаемая в вольтах (В); 1В = 1 Дж / 1 Кл.
Потенциал поля в данной точке, находящейся на расстоянии R от заряда Q :
Потенциал поля может быть как положительным, так и отрицательным. Следуя принципу суперпозиции полей, можно утверждать, что если в данной точке пространства известен потенциал поля, созданного отдельно каждым из N зарядов (тел), то потенциал суммарного поля равен алгебраической сумме потенциалов каждого из полей
На практике используют разность потенциалов :
В электрическом поле разность потенциалов между двумя любыми точками равна напряжению между этими точками.
Эквипотенциальная поверхность – поверхность, во всех точках которой потенциал имеет одно и то же значение.
На рисунке показаны эквипотенциальные поверхности точечных положительного и отрицательного зарядов и системы двух положительных зарядов.
Связь между напряженностью электрического поля и напряжением:
Электри́ческий ток — направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц — носителей электрического заряда.
Такими носителями могут являться: в металлах — электроны, в электролитах — ионы (катионы и анионы), в газах — ионы и электроны, в вакууме при определённых условиях — электроны, в полупроводниках — электроны или дырки (электронно-дырочная проводимость). Иногда электрическим током называют также ток смещения, возникающий в результате изменения во времени электрического поля.
Электрический ток имеет следующие проявления:
изменение химического состава проводников (наблюдается преимущественно в электролитах);
создание магнитного поля (проявляется у всех без исключения проводников)
Если заряженные частицы движутся внутри макроскопических тел относительно той или иной среды, то такой ток называют электрический ток проводимости . Если движутся макроскопические заряженные тела (например, заряженные капли дождя), то этот ток называют конвекционным .
Постоянный ток — ток, направление и величина которого не меняются во времени.
Переменный ток — электрический ток, изменяющийся во времени [5] . Под переменным током понимают любой ток, не являющийся постоянным.
Период переменного тока — наименьший промежуток времени (выраженный в секундах), через который изменения силы тока (и напряжения) повторяются. Количество периодов, совершаемое током за единицу времени, носит название частота. Частота измеряется в герцах, один герц (Гц) соответствует одному периоду в секунду.
Знание основ электробезопасности обязательно для персонала, обслуживающего электроустановки и электрооборудование. Тело человека является проводником электрического тока. Сопротивление человека при сухой и неповрежденной коже колеблется от 3 до 100 кОм.
Ток, пропущенный через организм человека или животного, производит следующие действия:
термическое (ожоги, нагрев и повреждение кровеносных сосудов);
электролитическое (разложение крови, нарушение физико-химического состава);
биологическое (раздражение и возбуждение тканей организма, судороги);
механическое (разрыв кровеносных сосудов под действием давления пара, полученного нагревом током крови).
Основным фактором, обуславливающим исход поражения током, является величина тока, проходящего через тело человека. По технике безопасности электрический ток классифицируется следующим образом:
безопасным считается ток, длительное прохождение которого через организм человека не причиняет ему вреда и не вызывает никаких ощущений, его величина не превышает 50 мкА (переменный ток 50 Гц) и 100 мкА постоянного тока;
минимально ощутимый человеком переменный ток составляет около 0,6—1,5 мА (переменный ток 50 Гц) и 5—7 мА постоянного тока;
пороговым неотпускающим называется минимальный ток такой силы, при которой человек уже неспособен усилием воли оторвать руки от токоведущей части. Для переменного тока это около 10—15 мА, для постоянного — 50—80 мА;
фибрилляционным порогом называется сила переменного тока (50 Гц) около 100 мА и 300 мА постоянного тока, воздействие которого дольше 0,5 с с большой вероятностью вызывает фибрилляцию сердечных мышц. Этот порог одновременно считается условно смертельным для человека.
В России, в соответствии с Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок [19] , установлено 5 квалификационных групп по электробезопасности в зависимости от квалификации и стажа работника и напряжения электроустановок.
Электрическое поле характеризуется воздействием на электро заряженную частицу с силой пропорциональной заряда частицы и независящей от ее скорости.
Напряжённость
Напряжённость — векторная величина определяющая силу
действующую на заряженную частицу или тело со стороны электрического поля и численно равная отношению силы к заряду частицы.
Е = F/Q [Н/Кл] или [B/M]
Напряжённость — это основная характеристика электрического поля которая измеряет интенсивность поля.
Направление вектора напряжённости совпадает с направлением силы действующей на частицу с положительным зарядом.
Электрическое поле называется однородным (равномерным) если напряжённость поля во всех точках одинаковое по величине и направлению.
Электрическое напряжение
Электрическое напряжение (U) — это работа (А) совершаемая силой поля по перемещению заряженных частиц между двумя точками поля.
U = A/q [Дж/Кл] или [В]
Потенциал
Потенциал (φ) — это энергетическая характеристика поля численно равная отношению потенциальной энергии заряженной частицы помещенной в данной точке поля величине её заряда.
φ = W/Q [В]
Геометрическое место поля с с одинаковым потенциалом называется эквипотенциальной поверхностью.
Читайте также: