Kaip sukuriamas elektrostatinis laukas? Elektrinis laukas. Tipai ir darbas. Taikymas ir savybės. Kur naudojami ESP?

Elektromagnetiniai laukai persmelkia visą aplinkinę erdvę.

Yra natūralių ir žmogaus sukurtų elektromagnetinių laukų šaltinių.

Natūralus elektromagnetinio lauko šaltiniai:

• atmosferos elektra;
• radijo spinduliuotė iš Saulės ir galaktikų (reliktinė spinduliuotė, tolygiai paskirstyta visoje Visatoje);
• Žemės elektriniai ir magnetiniai laukai.

Šaltiniai žmogaus sukurtas elektromagnetiniai laukai – tai įvairi perdavimo įranga, jungikliai, aukšto dažnio izoliaciniai filtrai, antenų sistemos, pramoniniai įrenginiai, kuriuose įrengti aukšto dažnio (HF), itin aukšto dažnio (UHF) ir itin aukšto dažnio (mikrobangų) generatoriai.

Elektromagnetinių laukų šaltiniai gamyboje

Gamybos EML šaltiniai apima dvi dideles šaltinių grupes:

Tai gali turėti pavojingą poveikį darbuotojams:

• EMF radijo dažniai (60 kHz – 300 GHz),
• pramoninio dažnio (50 Hz) elektriniai ir magnetiniai laukai;
• elektrostatiniai laukai.

Radijo dažnių bangų šaltiniai pirmiausia yra radijo ir televizijos transliavimo stotys. Radijo dažnių klasifikacija pateikta lentelėje. 1. Radijo bangų poveikis labai priklauso nuo jų sklidimo ypatybių. Tam įtakos turi Žemės paviršiaus reljefo ir dangos pobūdis, dideli objektai ir pastatai, esantys take ir kt. Miškai ir nelygus reljefas sugeria ir išsklaido radijo bangas.

1 lentelė. Radijo dažnių diapazonas

Elektrostatiniai laukai susidaro elektrinėse ir elektros procesuose. Priklausomai nuo susidarymo šaltinių, jie gali egzistuoti paties elektrostatinio lauko (stacionarių krūvių lauko) pavidalu. Pramonėje elektrostatiniai laukai plačiai naudojami elektrodujų valymui, rūdų ir medžiagų elektrostatiniam atskyrimui, dažų ir polimerinių medžiagų elektrostatiniam panaudojimui. Statinė elektra susidaro puslaidininkinių prietaisų ir integrinių grandynų gamybos, bandymo, transportavimo ir laikymo, radijo ir televizijos imtuvų korpusų šlifavimo ir poliravimo metu, kompiuterių centrų patalpose, dauginimo įrangos zonose, taip pat daugelyje kitų procesų, kuriuose naudojamos dielektrinės medžiagos. Elektrostatiniai krūviai ir jų sukuriami elektrostatiniai laukai gali atsirasti vamzdynais judant dielektriniams skysčiams ir kai kurioms birioms medžiagoms, pilant dielektrinius skysčius arba valcuojant plėvelę ar popierių.

Magnetiniai laukai yra kuriami elektromagnetais, solenoidais, kondensatoriaus tipo instaliacijomis, liejiniais ir kermetiniais magnetais bei kitais prietaisais.

Elektrinių laukų šaltiniai

Bet kuriam elektromagnetiniam reiškiniui, vertinant kaip visumą, būdingos dvi pusės – elektrinė ir magnetinė, tarp kurių yra glaudus ryšys. Elektromagnetinis laukas taip pat visada turi dvi tarpusavyje susijusias puses – elektrinį lauką ir magnetinį lauką.

Pramoninio dažnio elektrinių laukų šaltinis yra esamų elektros instaliacijų (elektros linijų, induktorių, šiluminių įrenginių kondensatorių, maitinimo linijų, generatorių, transformatorių, elektromagnetų, solenoidų, pusbangių ar kondensatorinių impulsų blokų, lietinių ir kermetinių magnetų ir kt.) srovę nešančios dalys. Ilgalaikis elektrinio lauko poveikis žmogaus organizmui gali sutrikdyti nervų ir širdies ir kraujagyslių sistemų funkcinę būklę, pasireiškiančią padidėjusiu nuovargiu, pablogėjusia darbo operacijų kokybe, skausmu širdyje, kraujospūdžio ir pulso pokyčiais. .

Pramoninio dažnio elektriniam laukui pagal GOST 12.1.002-84 didžiausias leistinas elektrinio lauko stiprumo lygis, kurio negalima išlikti nenaudojant specialių apsaugos priemonių visą darbo dieną, yra 5 kV. /m. Diapazone nuo 5 kV/m iki 20 kV/m imtinai leistina buvimo trukmė T (h) nustatoma pagal formulę T = 50/E - 2, kur E yra veikiančio lauko stiprumas kontroliuojamoje zonoje. , kV/m. Kai lauko stiprumas didesnis nei 20 kV/m iki 25 kV/m, personalo buvimo lauke laikas neturi viršyti 10 minučių. Didžiausia leistina elektrinio lauko stiprio vertė yra 25 kV/m.

Jei reikia nustatyti didžiausią leistiną elektrinio lauko stiprumą tam tikram buvimo joje laikui, intensyvumo lygis kV/m apskaičiuojamas pagal formulę E - 50/(T + 2), kur T yra buvimo laikas. elektriniame lauke, val.

Pagrindinės kolektyvinės apsaugos nuo pramoninių dažnių srovių elektrinio lauko poveikio rūšys yra ekranavimo įtaisai – neatskiriama elektros instaliacijos dalis, skirta apsaugoti personalą atviruose skirstomuosiuose įrenginiuose ir ant oro linijų (1 pav.).

Apsauginis įtaisas būtinas apžiūrint įrangą ir atliekant eksploatacinius perjungimus, stebint darbų eigą. Struktūriškai ekranavimo įtaisai suprojektuoti kaip stogeliai, stogeliai arba pertvaros iš metalinių lynų. strypai, tinkleliai. Ekranavimo įrenginiai turi būti padengti antikorozine danga ir būti įžeminti.

Ryžiai. 1. Ekrano stogelis virš praėjimo į pastatą

Apsaugai nuo pramoninių dažnių srovių elektrinio lauko įtakos taip pat naudojami ekranuojantys kostiumai, kurie gaminami iš specialaus audinio su metalizuotais siūlais.

Elektrostatinių laukų šaltiniai

Įmonės plačiai naudoja ir gamina medžiagas, turinčias dielektrinių savybių, kurios prisideda prie statinio elektros krūvio susidarymo.

Statinė elektra susidaro dėl dviejų dielektrikų trinties (kontakto arba atsiskyrimo) vienas prieš kitą arba dielektrikams nuo metalų. Tokiu atveju ant besitrinančių medžiagų gali kauptis elektros krūviai, kurie lengvai nuteka į žemę, jei kūnas yra elektros laidininkas ir jis įžemintas. Elektros krūviai ant dielektrikų išlaikomi ilgą laiką, todėl jie ir vadinami statinė elektra.

Elektros krūvių atsiradimo ir kaupimosi medžiagose procesas vadinamas elektrifikavimas.

Statinės elektrifikacijos reiškinys pastebimas šiais pagrindiniais atvejais:

• skysčių tekėjimo ir purslų metu;
• dujų ar garų sraute;
• susilietus ir vėliau pašalinus dvi kietas medžiagas
• skirtingi kūnai (kontaktinė elektrifikacija).

Statinės elektros iškrova atsiranda, kai elektrostatinio lauko stipris virš dielektriko ar laidininko paviršiaus dėl ant jų susikaupusių krūvių pasiekia kritinę (skilimo) reikšmę. Orui gedimo įtampa yra 30 kV/cm.

Elektrostatinių laukų veikiamose vietose dirbantys žmonės patiria įvairių sutrikimų: dirglumą, galvos skausmą, miego sutrikimus, sumažėjusį apetitą ir kt.

Leistini elektrostatinio lauko stiprumo lygiai nustatyti GOST 12.1.045-84 „Elektrostatiniai laukai. Leistini lygiai darbo vietose ir stebėjimo reikalavimai“ bei Leidžiamo elektrostatinio lauko stiprumo sanitarinės ir higienos normos (GN 1757-77).

Šios taisyklės taikomos elektrostatiniams laukams, susidarusiems eksploatuojant aukštos įtampos nuolatinės srovės elektros įrenginius ir elektrifikuojant dielektrines medžiagas, ir nustato leistinus elektrostatinio lauko stiprio lygius personalo darbo vietose, taip pat bendruosius reikalavimus valdymo ir apsaugos priemonėms.

Leistini elektrostatinio lauko stiprumo lygiai nustatomi priklausomai nuo darbo vietose praleisto laiko. Didžiausias leistinas elektrostatinio lauko stiprumo lygis yra 60 kV/m 1 valandą.

Kai elektrostatinio lauko stipris mažesnis nei 20 kV/m, laikas, praleistas elektrostatiniuose laukuose, nereguliuojamas.

Įtampos diapazone nuo 20 iki 60 kV/m leistinas personalo buvimo elektrostatiniame lauke laikas be apsauginių priemonių priklauso nuo konkretaus darbo vietos įtampos lygio.

Apsaugos nuo statinės elektros priemonėmis siekiama užkirsti kelią statinės elektros krūviams atsirasti ir kauptis, sudaryti sąlygas krūviams sklaidytis ir pašalinti jų žalingo poveikio pavojų. Pagrindinės apsaugos priemonės:

• užkirsti kelią krūviams kauptis ant elektrai laidžių įrenginių dalių, o tai pasiekiama įžeminant įrangą ir ryšius, ant kurių gali atsirasti krūvių (įtaisai, rezervuarai, vamzdynai, konvejeriai, drenažo įrenginiai, viadukai ir kt.);
• apdorojamų medžiagų elektrinės varžos mažinimas;
• statinės elektros neutralizatorių, kurie sukuria teigiamus ir neigiamus jonus šalia elektrifikuotų paviršių, naudojimas. Jonai, turintys priešingą paviršiaus krūviui krūvį, pritraukiami prie jo ir neutralizuoja krūvį. Pagal veikimo principą neutralizatoriai skirstomi į šiuos tipus: korona iškrova(indukcija ir aukšta įtampa), radioizotopas, kurio veikimas pagrįstas oro jonizavimu plutonio-239 alfa spinduliuote ir prometio-147 beta spinduliuote, aerodinaminis, kurios yra išsiplėtimo kamera, kurioje naudojant jonizuojančiąją spinduliuotę arba vainikinę išlydį generuojami jonai, kurie oro srautu tiekiami į vietą, kur susidaro statinės elektros krūviai;
• mažinant statinės elektros krūvių intensyvumą. Jis pasiekiamas tinkamai parinkus medžiagų judėjimo greitį, neįtraukiant medžiagų purslų, smulkinimo ir purškimo, pašalinant elektrostatinį krūvį, parenkant trinties paviršius, išvalant degias dujas ir skysčius nuo priemaišų;
• ant žmonių besikaupiančių statinės elektros krūvių pašalinimas. Tai pasiekiama aprūpinant darbuotojus laidžiais batais ir antistatiniais chalatais, įrengiant elektrai laidžias grindis arba įžemintas zonas, platformas ir darbo platformas. durų rankenų, laiptų turėklų, prietaisų, mašinų ir aparatų rankenų įžeminimas.

Magnetinio lauko šaltiniai

Pramoninio dažnio magnetiniai laukai (MF) susidaro aplink bet kokius elektros įrenginius ir pramoninio dažnio laidininkus. Kuo didesnė srovė, tuo didesnis magnetinio lauko intensyvumas.

Magnetiniai laukai gali būti pastovūs, impulsiniai, infra-žemo dažnio (su dažniu iki 50 Hz), kintami. MP veiksmas gali būti nenutrūkstamas arba su pertrūkiais.

Magnetinio lauko poveikio laipsnis priklauso nuo jo maksimalaus intensyvumo magnetinio prietaiso darbo erdvėje arba dirbtinio magneto poveikio zonoje. Žmogaus gaunama dozė priklauso nuo darbo vietos vietos MP ir darbo režimo atžvilgiu. Pastovus MP nesukelia jokio subjektyvaus poveikio. Veikiant kintamiems MF, stebimi būdingi regėjimo pojūčiai, vadinamieji fosfenai, kurie išnyksta, kai poveikis nutrūksta.

Nuolat dirbant MF viršijančiomis didžiausią leistiną normą, atsiranda nervų, širdies ir kraujagyslių bei kvėpavimo sistemų, virškinamojo trakto disfunkcijos, pakinta kraujo sudėtis. Esant daugiausia vietiniam poveikiui, gali atsirasti vegetatyvinių ir trofinių sutrikimų, dažniausiai toje kūno vietoje, kuri yra tiesiogiai paveikta MP (dažniausiai rankos). Jie pasireiškia niežėjimo pojūčiu, odos blyškumu ar melsvumu, odos patinimu ir sustorėjimu, kai kuriais atvejais išsivysto hiperkeratozė (keratinizacija).

MF įtampa darbo vietoje neturi viršyti 8 kA/m. Elektros perdavimo linijos, kurios įtampa iki 750 kV, MF įtampa paprastai neviršija 20-25 A/m, o tai nekelia pavojaus žmogui.

Elektromagnetinės spinduliuotės šaltiniai

Įvairių dažnių (mikro ir žemo dažnio, radijo dažnio, infraraudonųjų, matomų, ultravioletinių, rentgeno spindulių – 2 lentelė) elektromagnetinės spinduliuotės šaltiniai yra galingos radijo stotys, antenos, mikrobangų generatoriai, indukciniai ir dielektriniai šildymo įrenginiai, radarai, lazeriai, matavimo ir valdymo prietaisai, tyrimų įrenginiai, medicininiai aukšto dažnio prietaisai ir prietaisai, asmeniniai elektroniniai kompiuteriai (PC), vaizdo rodymo terminalai ant katodinių spindulių vamzdžių, naudojami tiek pramonėje, moksliniuose tyrimuose, tiek kasdieniame gyvenime.

Padidinto pavojaus elektromagnetinės spinduliuotės požiūriu šaltiniai taip pat yra mikrobangų krosnelės, televizoriai, mobilieji ir radijo telefonai.

2 lentelė. Elektromagnetinės spinduliuotės spektras

Žemo dažnio emisija

Žemo dažnio spinduliuotės šaltiniai yra gamybos sistemos. elektros energijos perdavimas ir paskirstymas (elektrinės, transformatorių pastotės, elektros perdavimo sistemos ir linijos), gyvenamųjų ir administracinių pastatų elektros tinklai, elektros pavaromis varomas transportas ir jo infrastruktūra.

Ilgą laiką veikiant žemo dažnio spinduliuotei, gali pasireikšti galvos skausmai, kraujospūdžio pokyčiai, nuovargis, plaukų slinkimas, trapūs nagai, svorio kritimas ir nuolatinis darbingumo sumažėjimas.

Norint apsisaugoti nuo žemo dažnio spinduliuotės, ekranuojami arba spinduliuotės šaltiniai (2 pav.), arba vietos, kuriose gali būti žmogus.

Ryžiai. 2. Ekranavimas: a - induktorius; b - kondensatorius

RF šaltiniai

Radijo dažnio EML šaltiniai yra:

• 60 kHz - 3 MHz diapazone - neekranuoti metalo indukcinio apdirbimo (siurbimo, atkaitinimo, lydymo, litavimo, suvirinimo ir kt.) ir kitų medžiagų įrangos elementai, taip pat radijo ryšiams ir transliavimui naudojami įrenginiai ir prietaisai;
• 3 MHz - 300 MHz diapazone - neekranuoti radijo ryšio, radijo, televizijos, medicinos įrangos ir prietaisų elementai, taip pat dielektrikų šildymo įranga;
• 300 MHz - 300 GHz diapazone - neekranuoti įrangos ir prietaisų elementai, naudojami radare, radioastronomijoje, radijo spektroskopijoje, fizioterapijoje ir kt. Ilgalaikis radijo bangų poveikis įvairioms žmogaus kūno sistemoms sukelia skirtingas pasekmes.

Būdingiausi žmogaus centrinės nervų sistemos ir širdies ir kraujagyslių sistemos nukrypimai veikiant visų diapazonų radijo bangoms yra. Subjektyvūs nusiskundimai – dažni galvos skausmai, mieguistumas ar nemiga, nuovargis, silpnumas, padidėjęs prakaitavimas, atminties praradimas, sumišimas, galvos svaigimas, akių patamsėjimas, be priežasties nerimo jausmas, baimė ir kt.

Elektromagnetinio lauko įtaka vidutinės bangos diapazone su ilgalaikiu poveikiu pasireiškia sužadinimo procesais ir teigiamų refleksų sutrikimu. Pastebimi kraujo pokyčiai, įskaitant leukocitozę. Nustatyti kepenų funkcijos sutrikimai ir distrofiniai smegenų, vidaus organų ir reprodukcinės sistemos pokyčiai.

Trumpabangis elektromagnetinis laukas provokuoja pokyčius antinksčių žievėje, širdies ir kraujagyslių sistemoje bei smegenų žievės bioelektriniuose procesuose.

VHF EMF sukelia funkcinius nervų, širdies ir kraujagyslių, endokrininių ir kitų organizmo sistemų pokyčius.

Mikrobangų spinduliuotės poveikio žmogui pavojaus laipsnis priklauso nuo elektromagnetinės spinduliuotės šaltinio galios, skleidėjų veikimo režimo, skleidžiančio įrenginio konstrukcijos ypatybių, EML parametrų, energijos srauto tankio, lauko stiprumo, poveikio trukmės. , apšvitinamo paviršiaus dydis, individualios žmogaus savybės, darbo vietų vieta ir efektyvumo apsaugos priemonės.

Yra šiluminis ir biologinis mikrobangų spinduliuotės poveikis.

Šiluminis poveikis yra EML mikrobangų spinduliuotės energijos sugerties pasekmė. Kuo didesnis lauko stiprumas ir ilgesnis ekspozicijos laikas, tuo stipresnis šiluminis efektas. Kai energijos srauto tankis W yra 10 W/m2, organizmas negali susidoroti su šilumos pašalinimu, pakyla kūno temperatūra ir prasideda negrįžtami procesai.

Biologinis (specifinis) poveikis pasireiškia baltymų struktūrų biologinio aktyvumo susilpnėjimu, širdies ir kraujagyslių sistemos bei medžiagų apykaitos sutrikimu. Šis efektas atsiranda, kai EML intensyvumas yra mažesnis už šiluminę ribą, kuri yra 10 W/m2.

EML mikrobangų spinduliuotės poveikis ypač kenkia audiniams su neišsivysčiusia kraujagyslių sistema arba nepakankama kraujotaka (akims, smegenims, inkstams, skrandžiui, tulžies pūslei ir šlapimo pūslei). Patekimas į akis gali sukelti lęšiuko drumstumą (kataraktą) ir ragenos nudegimus.

Siekiant užtikrinti saugumą dirbant su elektromagnetinių bangų šaltiniais, darbo vietose ir vietose, kur gali būti personalas, sistemingai stebimi faktiniai standartizuoti parametrai. Valdymas atliekamas matuojant elektrinio ir magnetinio lauko stiprumą, taip pat matuojant energijos srauto tankį.

Personalo apsauga nuo radijo bangų poveikio taikoma visų rūšių darbams, jei darbo sąlygos neatitinka standartų reikalavimų. Ši apsauga atliekama šiais būdais:

• suderintos apkrovos ir galios amortizatoriai, mažinantys elektromagnetinių bangų energijos srauto lauko stiprumą ir tankį;
• darbo vietos ir radiacijos šaltinio ekranavimas;
• racionalus įrangos išdėstymas darbo kambaryje;
• racionalių įrangos ir personalo darbo režimų parinkimas.

Veiksmingiausias suderintų apkrovų ir galios amortizatorių (antenų ekvivalentų) panaudojimas yra atskirų agregatų ir įrangos kompleksų gamyba, konfigūravimas ir bandymas.

Veiksminga apsaugos nuo elektromagnetinės spinduliuotės priemonė – spinduliuotės šaltinių ir darbo vietos ekranavimas elektromagnetinę energiją sugeriančiais arba atspindinčiais ekranais. Ekrano dizaino pasirinkimas priklauso nuo technologinio proceso pobūdžio, šaltinio galios ir bangų diapazono.

Atspindintys ekranai yra pagaminti iš medžiagų, turinčių didelį elektros laidumą, pavyzdžiui, metalų (kietų sienelių pavidalu) arba medvilninių audinių su metaliniu pagrindu. Tvirtametaliniai ekranai yra efektyviausi ir jau 0,01 mm storio elektromagnetinį lauką slopina maždaug 50 dB (100 000 kartų).

Sugeriančių ekranų gamybai naudojamos prasto elektros laidumo medžiagos. Sugeriantys ekranai gaminami iš specialios sudėties presuotų gumos lakštų su kūginiais vientisais arba tuščiaviduriais smaigaliais, taip pat iš porėtos gumos plokščių, užpildytų karbonilo geležimi, su presuotu metaliniu tinkleliu. Šios medžiagos yra klijuojamos prie spinduliuojančios įrangos rėmo arba paviršiaus.

Svarbi prevencinė apsaugos nuo elektromagnetinės spinduliuotės priemonė yra įrangos išdėstymo ir patalpų, kuriose yra elektromagnetinės spinduliuotės šaltinių, sukūrimo reikalavimų laikymasis.

Apsaugoti darbuotojus nuo per didelio poveikio galima HF, UHF ir mikrobangų generatorius, taip pat radijo siųstuvus specialiai tam skirtose patalpose.

Spinduliuotės šaltinių ir darbo vietų ekranai blokuojami atjungiamaisiais įtaisais, o tai leidžia neleisti skleidžiančios įrangos veikimo, kai ekranas atidarytas.

Leistini darbuotojų poveikio lygiai ir radijo dažnių elektromagnetinių laukų stebėjimo reikalavimai darbo vietose nustatyti GOST 12.1.006-84.

Elektrostatinis laukas yra specialus elektromagnetinio lauko tipas. Jį sukuria aibė elektrinių krūvių, kurie yra nejudantys erdvėje stebėtojo atžvilgiu ir pastovūs laike. Kūno krūviu turime omenyje skaliarinį dydį, kuris, kaip taisyklė, bus susijęs su lauku, sukurtu vienalytėje ir izotropinėje terpėje, tai yra tokioje, kurios elektrinės savybės yra vienodos visuose lauko taškuose ir nepriklauso nuo krypties. Elektrostatinis vienodas laukas turi galimybę izotropiškai veikti jame esantį elektros krūvį mechanine jėga, tiesiogiai proporcinga šio krūvio dydžiui. Elektrinio lauko apibrėžimas grindžiamas jo mechaniniu pasireiškimu. Jį apibūdina Kulono dėsnis.

1. Kulono dėsnis.

Du taškiniai krūviai q 1 ir q 2 vakuume sąveikauja vienas su kitu jėga F, tiesiogiai proporcinga krūvių q 1 ir q 2 sandaugai ir atvirkščiai proporcinga atstumo tarp jų R kvadratui. Ši jėga nukreipta išilgai linija, jungianti taškinius mokesčius. Kaip krūviai atstumia, o kitaip nei krūviai traukia.

Kur yra vieneto vektorius, nukreiptas išilgai linijos, jungiančios krūvius.

Elektros konstanta ( )

Naudojant SI, atstumas R matuojamas metrais, krūvis – kulonais (C), o jėga – niutonais.

1. Elektrostatinio lauko stiprumas.

Bet kuriai sričiai būdingi tam tikri pagrindiniai dydžiai. Pagrindiniai elektrostatinį lauką apibūdinantys dydžiai yra įtampa Ir potencialus .

Elektrinio lauko stipris skaitine prasme lygus

įkrautą dalelę veikiančios jėgos F santykis su krūviu q ir turi jėgos, veikiančios teigiamą krūvį turinčią dalelę, kryptį. Taigi

yra lauko charakteristika, nustatoma su sąlyga, kad į tam tikrą tašką įvestas krūvis neiškraipė lauko, kuris egzistavo prieš įvedant šį krūvį. Iš to išplaukia, kad į lauką įvestą baigtinį taškinį krūvį q veikianti jėga bus lygi , o įtempimas skaitine prasme yra lygus jėgai, veikiančiai krūvį, kurio dydis lygus vienetui. Jei lauką sukuria keli mokesčiai ( ), tada jo intensyvumas lygus geometrinei intensyvumo sumai iš kiekvieno krūvio atskirai:

, tai yra su elektra

laukuose taikomas perdangos metodas.

Elektrostatinį lauką galima apibūdinti jėgos ir potencialo išlyginimo linijų rinkiniu. Jėgos linija yra psichiškai lauke nubrėžta linija, prasidedanti nuo teigiamai įkrauto kūno. Jis atliekamas taip, kad jo liestinė bet kuriame taške nurodytų lauko stiprumo Ē kryptį tame taške. Labai mažas teigiamas krūvis judėtų išilgai lauko linijos, jei jis galėtų laisvai judėti lauke ir neturėtų inercijos. Taigi jėgos linijos turi pradžią (ant teigiamo krūvio kūno) ir pabaigą (ant neigiamo krūvio kūno).

Elektrostatiniame lauke galima nubrėžti ekvipotencinius (vienodo potencialo) paviršius. Ekvipotencialus paviršius suprantamas kaip poilsio taškų, turinčių tą patį potencialą, rinkinys. Judėjimas šiuo paviršiumi potencialo nekeičia. Ekvipotencialo ir jėgos linijos susikerta stačiu kampu bet kuriame ramybės taške. Yra ryšys tarp elektrinio lauko stiprumo ir potencialo:

arba , kur q = 1

Savavališko lauko taško 1 potencialas apibrėžiamas kaip lauko jėgų atliktas darbas perkeliant vienetinį teigiamą krūvį iš tam tikro lauko taško į lauko tašką, kurio potencialas lygus nuliui.

1. Vektoriaus srautas per paviršiaus elementą ir vektoriaus srautas per paviršių.

Tegul vektoriniame lauke (pavyzdžiui, elektrinio lauko stiprumo vektoriaus Ē lauke) yra koks nors elektrinio lauko paviršiaus elementas, kurio plotas vienoje pusėje yra skaitiniu būdu lygus .

Pasirinkime teigiamą normaliosios kryptį (statmeną) paviršiaus elementui. Darome prielaidą, kad vektorius yra lygus paviršiaus elemento plotui, o jo kryptis sutampa su teigiama normaliosios krypties kryptimi. Bendruoju atveju vektoriaus Ē srautą per paviršiaus elementą lemia skaliarinė sandauga . Jei paviršius. Per kurį nustatomas vektoriaus srautas yra didelis, tada negalime manyti, kad Ē visuose taškuose yra vienodas. Šiuo atveju paviršius yra padalintas į atskirus mažo dydžio elementus, o bendras srautas yra lygus srautų per visus paviršiaus elementus algebrinei sumai. Srauto suma rašoma kaip integralas .

S piktograma po integraliu ženklu reiškia, kad sumavimas atliekamas per visus paviršiaus elementus. Jei paviršius, per kurį nustatomas vektoriaus srautas, yra uždaras, tada ant integrinio ženklo dedamas apskritimas:

1. Poliarizacija.

Poliarizacija suprantama kaip tvarkingas surištųjų krūvių išdėstymo kūne pasikeitimas, kurį sukelia elektrinis laukas. Tai pasireiškia tuo, kad neigiamai surišti krūviai kūne judės didesnio potencialo link, o teigiami atvirkščiai.

A)

Produktas vadinamas dviejų vienodo dydžio ir priešingo ženklo krūvių, esančių atstumu vienas nuo kito (dipoliu), elektriniu gaminiu. Poliarizuotoje medžiagoje molekulės yra elektriškai dipoliai. Išorinio elektrinio lauko įtakoje dipoliai linkę orientuotis erdvėje taip, kad jų elektrinis momentas būtų nukreiptas lygiagrečiai elektrinio lauko stiprumo vektoriui. Dipolių, esančių V materijos tūryje, sumos elektrinis momentas, susijęs su tūriu V, nes V linksta į nulį, vadinamas poliarizacija (poliarizacijos vektoriumi).

Daugumai dielektrikų t wx:val="Cambria Math"/> p"> proporcingas elektrinio lauko krypčiai.....

Vektorius lygus dviejų vektorių sumai: vektorius , apibūdinantis lauką vakuume, ir poliarizacija, apibūdinanti dielektriko gebėjimą būti poliarizuotu aptariamame taške:

Nes , Tai

Kur ;

Santykinė dielektrinė konstanta turi nulinį matmenį; jie parodo, kiek kartų medžiagos absoliuti dielektrinė konstanta () yra didesnė už vakuumo savybes apibūdinančią elektrinę konstantą. SI sistemoje [D] = [P] = Cl /

1. Gauso teorema integruota forma.

Gauso teorema yra viena didžiausių elektrostatikos teoremų.

Tai atitinka Kulono dėsnį ir superpozicijos principą. Teoremą galima suformuluoti ir parašyti trimis būdais.

Elektrinio poslinkio vektoriaus srautas per bet kurį uždarą paviršių, supantį tam tikrą tūrį, yra lygus laisvųjų krūvių, esančių šio paviršiaus viduje, algebrinei sumai:

Iš šios formulės išplaukia, kad vektorius yra lauko charakteristika, kuri, esant vienodiems kitiems dalykams, nepriklauso nuo terpės dielektrinių savybių (nuo reikšmės).

Nes , tada Gauso teoremą homogeninei ir izotropinei terpei galima parašyti tokia forma:

tai yra, elektrinio lauko stiprumo vektoriaus srautas per bet kurį uždarą paviršių yra lygus laisvųjų krūvių, esančių šio paviršiaus viduje, sumai, padalytai iš sandaugos. Iš šios formulės išplaukia, kad vektorius yra lauko charakteristika, kuri, skirtingai nei vektorius, kai visi kiti dalykai yra vienodi, priklauso nuo terpės dielektrinių savybių (nuo reikšmės). Vektoriaus srautą lemia tik krūvių suma ir nepriklauso nuo jų vietos uždaro paviršiaus viduje.

Vektoriaus srautą per bet kurį uždarą paviršių sukuria ne tik laisvųjų krūvių suma ( ), bet ir įpareigotų mokesčių sumą ( ), esantis paviršiaus viduje. Iš fizikos kurso žinoma, kad poliarizacijos vektoriaus srautas per bet kurį uždarą paviršių yra lygus šio paviršiaus viduje esančių surištų krūvių algebrinei sumai, paimtai su priešingu ženklu:

Pirmąją Gauso teoremos versiją galima parašyti taip:

Vadinasi

1. Gauso teoremos taikymas potencialiam stiprumui taškinio krūvio lauke nustatyti.

Gauso teorema integralia forma gali būti naudojama norint rasti intensyvumą arba elektrinį poslinkį bet kuriame lauko taške, jei per šį tašką galima nubrėžti uždarą paviršių taip, kad visi jo taškai būtų tomis pačiomis (simetriškomis) sąlygomis. iki uždaro paviršiaus viduje esančio krūvio . Kaip Gauso teoremos naudojimo pavyzdį suraskime lauko stiprumą, kurį sukuria taškiniai krūviai taške, esančiame atstumu R nuo krūvio. Tam tikslui iš krūvio per tam tikrą tašką nubrėžiame sferinį R spindulio paviršių.

Paviršiaus elementas ___ yra statmenas sferos paviršiui ir nukreiptas į išorinį (paviršiaus viduje esančio tūrio atžvilgiu) paviršių. Šiuo atveju kiekviename taške kraštinės ___ ir ___ sutampa kryptimi. Kampas tarp jų lygus nuliui.

Pagal Gauso teoremą:

Vadinasi, taškinio krūvio q sukuriamas intensyvumas atstumu R nuo jo bus nustatytas kaip

1. Gauso teorema diferencine forma.

Gauso teorema integralia forma išreiškia ryšį tarp vektoriaus srauto per paviršių, ribojantį tam tikrą tūrį, ir algebrinės krūvių, esančių šio tūrio viduje, sumos. Tačiau naudojant Gauso teoremą integralia forma, neįmanoma nustatyti, kaip linijų srautas tam tikrame lauko taške yra susijęs su laisvųjų krūvių tankiu tame pačiame lauko taške. Atsakymą į šį klausimą duoda diferencinė Gauso teoremos forma. Pirmojo Gauso teoremos integraliu pavidalu užrašymo būdo abi puses padalinkime iš to paties skaliarinio dydžio – iš tūrio V, esančio uždaro paviršiaus S viduje.

Nukreipkime garsumą į nulį:

Kadangi tūris linkęs į nulį taip pat linkę į nulį, bet dviejų be galo mažų dydžių santykis o V yra pastovus (baigtinis) dydis. Vektoriaus kiekio srauto per uždarą paviršių, ribojantį tam tikrą tūrį, santykio riba su tūriu V vadinama vektoriaus divergencija. . Dažnai vietoj termino „divergencija“ vartojamas vektoriaus terminas „divergencija“ arba „šaltinis“. Nes yra laisvųjų krūvių tūrinis tankis, tada Gauso teorema diferencine forma parašyta taip (pirmoji rašymo forma):

Tai yra, linijų šaltinis tam tikrame lauko taške nustatomas pagal nemokamų mokesčių tankio vertę šiame taške. Jei tūrio krūvio tankis tam tikrame taške yra teigiamas ( ), tada vektoriaus linijos kyla iš visiškai mažo tūrio, supančio tam tikrą lauko tašką (šaltinis yra teigiamas). Jei tam tikrame lauko taške , tada vektoriaus linijos patenka į be galo mažą tūrį, kuriame yra nurodytas taškas. Ir galiausiai, jei kuriame nors lauko taške , tada duotame lauko taške nėra nei šaltinio, nei tiesių nutekėjimo, tai yra, tam tikrame tiesių taške vektoriai neprasideda ir nesibaigia.

Jei terpė yra vienalytė ir izotropinė, tai . Vietoj pirmosios Gauso teoremos rašymo formos rašome diferencine forma:

Sužinokime diferencialo ženklo reikšmę . Vadinasi

Ši išraiška reiškia antrąją Gauso teoremos rašymo formą

Trečioji Gauso lygties integralios formos rašymo forma apibūdinama išraiška

Ta pati lygtis diferencine forma bus parašyta kaip

Vadinasi, vektoriaus ______ šaltinis, priešingai nei __________ vektoriaus šaltinis, yra ne tik laisvieji, bet ir susietieji krūviai

1. Gauso teoremos išvada.

Bet koks ekvipotencialus paviršius gali būti pakeistas plonu laidžiu neįkrautu sluoksniu, o už sluoksnio esantis elektrinis laukas niekaip nepasikeis. Taip pat yra priešingai: plonas neįkrautas sluoksnis gali būti sukurtas nepakeitus lauko.

2 paskaita.

1. Elektrinio lauko jėgų darbas.

Į elektrinį lauką pastatykime tam tikrą krūvį q. Įkrovą veiks jėga .

Tegul krūvis q iš taško 1 juda į tašką 2 keliu 1 – 3 – 2. Kadangi jėgos, veikiančios krūvį kiekviename taško taške, kryptis gali nesutapti su tako elementu, tai judėjimo darbas. krūvis išilgai kelio nustatomas pagal jėgos pagal kelio elementą skaliarinę sandaugą . Darbas, praleistas perkeliant krūvį iš taško 1 į tašką 2 keliu 1 – 3 – 2 apibrėžiamas kaip elementarių darbų suma . Šią sumą galima užrašyti kaip tiesinį integralą

Krūvis q gali būti bet koks. Nustatykime jį lygų vienetui. Potencialų skirtumas (arba įtampa) paprastai suprantamas kaip lauko jėgų atliktas darbas perkeliant vienetinį krūvį iš pradinio taško 1 į pabaigos tašką 2:

Šis apibrėžimas yra neatskiriama potencialaus lauko savybė.

Jei 2 kelio pabaigos taško potencialas būtų lygus 0, tai taško 1 potencialas būtų nustatytas taip (su ):

tai yra, savavališko lauko 1 taško potencialas gali būti apibrėžtas kaip lauko jėgų atliktas darbas perkeliant vienetinį krūvį 9teigiamas) iš tam tikro lauko taško į lauko tašką, kurio potencialas lygus nuliui. Paprastai fizikos kursuose taškas su nuliniu potencialu yra begalybėje. Todėl potencialo apibrėžimas pateikiamas kaip lauko jėgų atliktas darbas perkeliant vienetinį krūvį iš tam tikro lauko taško į begalybę:

Dažnai manoma, kad žemės paviršiuje yra nulinio potencialo taškas (žemė elektrostatinėmis sąlygomis yra laidus kūnas), todėl nesvarbu, kurioje žemės paviršiaus vietoje ar jo storyje yra šis taškas. esančios. Taigi bet kurio lauko taško potencialas priklauso nuo to, kuriam lauko taškui suteikiamas nulinis potencialas, tai yra, potencialas nustatomas tiksliai iki pastovios vertės. Tačiau tai nėra reikšminga, nes praktiškai svarbu ne kokio nors lauko taško potencialas, o potencialų skirtumas ir potencialo išvestinė koordinačių atžvilgiu.

1. Elektrinis laukas yra potencialus laukas.

Apibrėžkime potencialų skirtumo išraišką taškinio krūvio lauke. Šiuo tikslu darome prielaidą, kad taške m yra teigiamas taškinis krūvis, sukuriantis lauką; o iš taško 1 į tašką 2 per tarpinį tašką 3 juda vienetinis teigiamas krūvis q=1.

Atstumą nuo taško m iki pradžios taško pažymėkime 1; - atstumas nuo taško m iki galo taško 2; R yra atstumas nuo taško m iki savavališko taško 3 kelyje 1 – 3 – 2. Lauko stiprumo kryptis ir kelio elemento kryptis tarpiniame taške 3 bendru atveju nesutampa. Skaliarinis produktas , kur dR yra kelio elemento projekcija spindulio, jungiančio tašką m su tašku 3, kryptimi.

Pagal lauko stiprumo apibrėžimą . Pagal Kulono dėsnį:

Nes ir q=1, tada lauko stiprio modulis taškinio krūvio lauke

Potencialų skirtumo nustatymo formulės pakeitimas

vietoj gaunamos vertės

Padarome svarbią išvadą: potencialų skirtumas tarp pradinio ir galutinio kelio taškų (mūsų pavyzdyje taškai 1 ir 2) priklauso tik nuo šių taškų padėties ir nepriklauso nuo kelio, kuriuo juda iš pradinio taško. įvyko galutinis taškas.

Jei laukas sukurtas taškinių mokesčių rinkiniu, tai ši išvada galioja laukui, kurį sukuria kiekvienas taškinis mokestis atskirai. O kadangi superpozicijos principas galioja elektriniam laukui vienalyčiame ir ________________ dielektrike, galioja ir išvada apie potencialų skirtumo __________ dydžio nepriklausomumą nuo kelio, kuriuo vyko judėjimas iš taško 1 į tašką 2 taškinių krūvių aibės kuriamam elektriniam laukui.

Jei eisite uždaru taku 1 – 3 – 2 – 4 – 1, tada 1 kelio pradžios taškas ir 2 kelio pabaigos taškas sutaps, o tada potencialų skirtumo formulės kairioji ir dešinė pusės bus lygios 0:

Apskritimas ant integralo piktogramos reiškia, kad integralas perimamas uždarame kontūre.

Iš paskutinės išraiškos išplaukia svarbi išvada: elektrostatiniame lauke tiesinis elektrinio lauko stiprumo integralas, paimtas išilgai bet kurio uždaro kontūro, yra lygus nuliui. Fiziškai tai paaiškinama tuo, kad judant uždaru keliu tam tikrą darbo kiekį atlieka lauko jėgos ir tą patį darbą atlieka išorinės jėgos prieš lauko jėgas. Lygybė (2.1) aiškinama taip: vektoriaus cirkuliacija išilgai bet kurio uždaro kelio lygi nuliui. Šis ryšys išreiškia pagrindinę elektrostatinio lauko savybę. Laukai, kuriuose galioja tokie santykiai, vadinami potencialiais. Potencialūs ne tik elektrostatiniai laukai, bet ir gravitaciniai laukai (gravitacijos jėga tarp materialių kūnų).

1. Įtempimo išraiška potencialo gradiento forma.

Skaliarinės funkcijos gradientas yra skaliarinės funkcijos kitimo greitis, paimtas didžiausio jos didėjimo kryptimi. Nustatant gradientą, esminės dvi nuostatos: 1) kryptis, kuria imami du artimiausi taškai, turi būti tokia, kad potencialo kitimo greitis būtų didžiausias; 2) kryptis turi būti tokia, kad skaliarinė funkcija šia kryptimi nesumažėtų.

Elektrostatiniame lauke paimkime du gretimus taškus, esančius skirtingais ekvipotencialais. Leisti . Tada pagal aukščiau pateiktą apibrėžimą gradientą pavaizduojame kaip vektorių, statmeną ekvipotencialų linijoms ir nukreiptą nuo ir (potencialo didėjimo kryptimi). Žymime dn statmeną (normalųjį) atstumą tarp lygiaverčių paviršių, o vektoriumi, sutampančiu su kryptimis ; per – krypties vieneto vektorius , bet remdamiesi palyginimu, norėdami nustatyti potencialų skirtumą, galime parašyti išraišką

Kur potencialo prieaugis judant iš taško 1 į tašką 2. Nes , tada prieaugis yra neigiamas.

Kadangi vektoriai ir sutampa kryptimi, skaliarinė sandauga yra lygi modulio ir modulio sandaugai ( ). Taigi, . Taigi lauko kryptingumo modulis . Lauko stiprumo vektorius

.

Vadinasi

(4.1)

Iš gradiento apibrėžimo matyti, kad

(4.2)

(Gradiento vektorius visada nukreiptas vektoriui priešinga kryptimi).

Palyginę (4.1) ir (4.2) darome išvadą, kad

(4.3)

Tai yra diferencinio tipo įtampos ir potencialo ryšio lygtis.

Ryšys (4.3) aiškinamas taip: intensyvumas bet kuriame lauko taške lygus potencialo kitimo greičiui šiame taške, paimtam su priešingu ženklu. Ženklas (-) reiškia, kad kryptis ir kryptis priešingas.

Pažymėtina, kad normalioji bendru atveju gali būti išdėstyta taip, kad nesutaptų su jokios koordinačių ašies kryptimi, todėl potencialų gradientą bendruoju atveju galima pavaizduoti kaip trijų projekcijų sumą išilgai koordinačių ašys. Pavyzdžiui, Dekarto koordinačių sistemoje:

Kur yra pokyčio X ašies kryptimi greitis; - greičio skaitinė reikšmė (modulis) (greitis yra vektorinis dydis); - vienetų vienetų vektoriai atitinkamai pagal Dekarto sistemos X, Y, Z ašis.

Įtempimo vektorius . Taigi,

Du vektoriai yra lygūs tik tada, kai atitinkamos jų projekcijos yra lygios viena kitai. Vadinasi,

(4.4)

Ryšys (4.4) turėtų būti suprantamas taip: lauko stiprumo projekcija X ašyje yra lygi potencialo kitimo greičio projekcijai išilgai X ašies, paimtai atvirkščiai.

3 paskaita.

1. Hamiltono diferencialo operatorius (nabla operatorius).

Norėdami sutrumpinti įvairių skaliarinių ir vektorinių dydžių operacijų žymėjimą, naudojamas Hamiltono diferencialinis operatorius (nabla operatorius). Hamiltono diferencialinis operatorius suprantamas kaip dalinių išvestinių iš trijų koordinačių ašių suma, padauginta iš atitinkamų vienetų vektorių (ortų). Dekarto koordinačių sistemoje tai parašyta taip:

Jis sujungia vektorines ir diferencijavimo savybes ir gali būti taikomas skaliarinėms ir vektorinėms funkcijoms. Tas, kuriame norite atlikti veiksmą (diferencijavimas pagal jo koordinates arba erdvinis diferencijavimas), parašyta nabla operatoriaus dešinėje.

Taikykime operatorių potencialui . Šiuo tikslu užsirašome

Jei palyginsime (2.1) su
, - Tai , o operatoriaus priskyrimas kairėje bet kuriai skaliarinei funkcijai (šiuo atveju prie ) reiškia šios skaliarinės funkcijos gradiento paėmimą.

1. Puasono ir Lanlaso lygtys.

Šios lygtys yra pagrindinės elektrostatikos diferencialinės lygtys. Jie išplaukia iš Gauso teoremos diferencijuota forma. Tai tikrai žinoma . Tuo pačiu pagal Gauso teoriją (3. 2)

Kita vertus, pakeitę (3.2) lauko stiprumo diferencialinio ženklo išraišką, gauname

Nukrypimo ženklui išrašykime ženklą (-).

Vietoj Užrašykime jo atitikmenį; Vietoj div rašysime (nabla).

arba (3.3)

(3.3) lygtis vadinama Puasono lygtimi. Tam tikra Puasono lygties forma, kai , vadinama Laplaso lygtimi:

operatorius vadinamas Laplaso operatoriumi arba Laplaso operatoriumi, o kartais žymimas simboliu (delta). Todėl galite rasti šią Puasono lygties rašymo formą:

Išplėskime jį Dekarto koordinačių sistemoje. Šiuo tikslu mes rašome dviejų veiksnių sandaugą išplėstine forma:

skaliarinis produktas,

Atlikime daugybą po termino ir gaukime

Taigi Puasono lygtis Dekarto koordinačių sistemoje parašyta taip:

Laplaso lygtis Dekarto koordinačių sistemose:

Puasono lygtis išreiškia ryšį tarp ___ antros eilės dalinių išvestinių bet kuriame lauko taške ir laisvųjų krūvių tūrinio tankio tame lauko taške. Tuo pačiu metu potencialas bet kuriame lauko taške priklauso nuo visų lauką sukuriančių krūvių, o ne tik nuo laisvo krūvio dydžio.

1. Sprendimo unikalumo teorija.

Elektrinis laukas apibūdinamas Laplaso arba Puasono lygtimis. Abi jos yra dalinės diferencialinės lygtys. Dalinės diferencialinės lygtys, skirtingai nei paprastos diferencialinės lygtys, paprastai turi sprendinių rinkinį, tiesiškai nepriklausomą viena nuo kitos. Bet kurioje konkrečioje praktinėje užduotyje yra vienas lauko vaizdas, tai yra vienas sprendimas. Iš tiesiškai nepriklausomų sprendimų, leidžiamų Laplaso – Puasono lygties, aibės pasirenkamas vienintelis, tenkinantis konkrečią problemą, naudojant ribines sąlygas. Jei yra tam tikra funkcija, kuri tenkina Laplaso-Puasono lygtį ir ribines sąlygas tam tikrame lauke, tada ši funkcija yra vienintelis konkrečios ieškomos problemos sprendimas. Ši pozicija vadinama unikalia sprendimo teorema.

1. Pasienio sąlygos.

Kraštinės sąlygos suprantamos kaip sąlygos, kurioms taikomas laukas tarp skirtingų elektrinių savybių turinčių terpių sąsajos.

Integruojant Laplaso (arba Puasono) lygtį, sprendimas apima integravimo konstantas. Jie nustatomi pagal ribines sąlygas. Prieš pereidami prie išsamios ribinių sąlygų diskusijos, svarstome lauko klausimą laidžioje srovėje elektrostatinėmis sąlygomis. Laidžiame kūne, esančiame elektrostatiniame lauke, dėl elektrostatinės indukcijos reiškinio atsiranda krūvio atskyrimas. Neigiami krūviai perkeliami į kūno paviršių, nukreiptą į didesnį potencialą, teigiami – priešinga kryptimi.

Visi kūno taškai turės tą patį potencialą. Jei tarp bet kurių taškų atsirastų potencialų skirtumas, tada jo įtakoje atsiras tvarkingas krūvių judėjimas, o tai prieštarauja elektrostatinio lauko sampratai. Kūno paviršius yra ekvipotencialus. Išorinis lauko stiprumo vektorius bet kuriame paviršiaus taške artėja prie jo stačiu kampu. Laidžio kūno viduje lauko stipris yra lygus nuliui, nes išorinį lauką kompensuoja kūno paviršiuje esantis krūvių laukas.

1. Laidžio kūno ir dielektriko sąsajos sąlygos.

Riboje tarp laidžiojo kūno ir dielektriko, nesant srovės per laidų kūną, tenkinamos dvi sąlygos:

1) elektrinio lauko stiprumo tangentinės (liečiamosios paviršiui) komponento nėra:

2) elektrinio poslinkio vektorius bet kuriame dielektriko taške, esančiame tiesiai prie laidžiojo kūno paviršiaus, yra skaitiniu būdu lygus krūvio tankiui laidžiojo kūno paviršiuje šiame taške:

Panagrinėkime pirmąją sąlygą. Visi laidžio kūno paviršiaus taškai turi tokį patį potencialą. Todėl tarp bet kurių dviejų paviršiaus taškų, labai arti vienas kito, potencialus prieaugis yra , Autorius , vadinasi tai yra prieaugis paviršiaus potencialas lygus nuliui. Kadangi kelio elementas dl tarp paviršiaus taškų nėra lygus nuliui, jis lygus nuliui.

Antrosios sąlygos įrodymas. Norėdami tai padaryti, mintyse pasirinkite be galo mažą gretasienį.

Jo viršutinis paviršius yra lygiagretus laidžiojo korpuso paviršiui ir yra dielektrikoje. Apatinis kraštas yra laidžiajame korpuse. Gretasienio aukštis yra nežymiai mažas. Jai pritaikykime Gauso teoremą. Dėl linijinių matmenų mažumo galima daryti prielaidą, kad gretasienio viduje sučiupto laidžiojo kūno paviršiaus visuose taškuose dS krūvio tankis yra vienodas. Bendras krūvis nagrinėjamo tūrio viduje yra lygus . Vektoriaus srautas per viršutinę tūrio pusę: Nėra vektorinio srauto per šoninius tūrio paviršius dėl pastarųjų mažumo ir dėl to, kad vektorius ___ slenka išilgai jų. Taip pat nėra srauto per tūrio „apačią“, nes laidžiojo kūno viduje E = 0 ir D = 0 (laidus kūnas yra baigtinė).

Taigi vektoriaus srautas iš gretasienio tūrio yra lygus arba

1. Sąsajos tarp dviejų dielektrikų sąlygos.

Dviejų dielektrikų, turinčių skirtingas dielektrines konstantas, sąsajoje įvykdomos dvi sąlygos:

1) lauko stiprumo tangentinės dedamosios yra lygios

2) normaliosios elektrinės indukcijos dedamosios yra lygios

1 indeksas reiškia pirmąjį dielektriką, 2 indeksas – antrąjį dielektriką.

Pirmoji sąlyga išplaukia iš to, kad potencialiame lauke palei bet kokį uždarą kontūrą; antroji sąlyga yra Gauso teoremos pasekmė.

Įrodykime pirmosios sąlygos pagrįstumą. Tam tikslui pasirenkame plokščią uždarą kontūrą mnpq ir išilgai sukuriame elektrinio lauko stiprumo vektoriaus cirkuliaciją.

Viršutinė grandinės pusė yra dielektrike su dielektrine konstanta, apatinė - dielektrike. Pažymime kraštinės ilgį mn, lygų kraštinės ilgiui pq. Paimkime kontūrą taip, kad matmenys np ir qm būtų . Todėl integralo komponentai išilgai vertikalių pusių dėl jų mažumo nepaisysime. Komponentas kelyje mn lygus , kelyje pq yra lygus . Ženklas (-) atsirado todėl, kad ilgio elementas kelyje pq ir vektoriaus liestinė yra nukreipti priešingomis kryptimis (cirkuliacija pagal laikrodžio rodyklę pagal sąlygą) ( ). Tokiu būdu arba

, ką ir reikėjo įrodyti.

Potencialumo sąlyga .

Norėdami įrodyti antrąją sąlygą, dviejų laikmenų sąsajoje pasirenkame labai mažus gretasienius.

Paskirstytame tūryje yra privalomi mokesčiai, todėl nemokamų nėra (iš Gauso teoremos integraliu pavidalu). Vektoriaus srautas:

per viršutinę veido dalį su sritimi: ;

per apatinį kraštą: ;

Todėl arba

, ką ir reikėjo įrodyti.

Einant per ribą, skiriančią vieną dielektriką nuo kito, pavyzdžiui, judant iš taško n į p, normalioji įtampos dedamoji yra baigtinė reikšmė, o kelio ilgis . Štai kodėl . Todėl, einant per sąsają tarp dviejų dielektrikų, potencialas nešokinėja.

1. Veidrodinio vaizdo metodas.

Norint apskaičiuoti elektrostatinius laukus, kuriuos riboja bet koks laidus taisyklingos formos paviršius arba kuriame yra geometriškai taisyklinga riba tarp dviejų dielektrikų, plačiai naudojamas veidrodinio vaizdo metodas. Tai dirbtinis skaičiavimo metodas, kai, be nurodytų krūvių, įvedami papildomi mokesčiai, kurių dydžiai ir vieta parenkami taip, kad tenkintų ribines sąlygas lauke. Geografiškai krūviai dedami ten, kur yra veidrodiniai duotų krūvių atvaizdai (geometrine prasme). Pažvelkime į veidrodinio vaizdo metodo pavyzdį.

Pilnai įkrauta ašis, esantis šalia laidžiosios plokštumos.

Įkrauta ašis (įkrova vienam ilgio vienetui) yra dielektrike lygiagrečiai laidžios terpės paviršiui (metalinės sienelės arba žemės).

Būtina nustatyti lauko pobūdį viršutinėje pusplokštumoje (dielektrikas).

Dėl elektrinės indukcijos laidaus kūno paviršiuje atsiranda krūviai. Jų tankis kinta keičiantis koordinatei X. Lauką dielektrike sukuria ne tik įkrauta ašis, bet ir dėl elektrostatinės indukcijos laidaus kūno paviršiuje atsirandantys krūviai. Nepaisant to, kad krūvio tankio pasiskirstymas laidžios terpės paviršiuje nežinomas, šią problemą gana lengva išspręsti naudojant veidrodinio vaizdo metodą.

Taške m pastatykime priešingo ženklo (-) fiktyvų krūvį nurodyto krūvio atžvilgiu. Atstumas h nuo taško m iki sąsajos plokštumos yra toks pat kaip atstumas nuo tikrojo krūvio iki sąsajos plokštumos. Šia prasme realizuojamas veidrodinis vaizdas. Įsitikinkite, kad lauko stiprumas iš dviejų krūvių ir - bet kuriame sąsajos taške turi tik komponentą, kuris yra normalus ribai ir neturi liestinės komponentės, nes abiejų krūvių tangentinės komponentės yra priešingų krypčių ir sumuojamos iki nulio. bet kurioje paviršiaus vietoje. Kiekvienos ašies potencialas nustatomas pagal formulę

Kur c yra integracijos konstanta

r- atstumas nuo ašies

Kiekvienos ašies potencialas tenkina Laplaso lygtį cilindrinėje koordinačių sistemoje

(3.6)

Norėdami patikrinti, dešinę išraiškos pusę pakeičiame į (3.6) ir po transformacijų gauname:

, t.y.

Kadangi potencialas iš kiekvienos ašies tenkina Laplaso lygtį ir tuo pačiu tenkinama ribinė sąlyga ( ), tada, remiantis unikalumo teorema, gautas sprendimas yra teisingas.

Lauko paveikslėlis parodytas paveikslėlyje.

Jėgos linijos yra statmenos laido paviršiui ir laidžiosios plokštumos paviršiui. Ženklai (-) laidžiosios plokštumos paviršiuje reiškia neigiamus krūvius, atsirandančius paviršiuje dėl elektrinės indukcijos.

1. Pagrindinės nuostatos dėl teisingo lauko vaizdo.

Sąlyginius laukų tipus galima suskirstyti į tris tipus. Plokštuma-lygiagreti, plokštuma-meridianas ir vienoda. Plokštumos lygiagretus laukas turi aibę jėgų ekvipotencialų linijų, kurios kartojasi visose plokštumose, statmenose bet kuriai Dekarto koordinačių sistemos ašiai.Pavyzdys yra dviejų laidų laukas Lauko potencialas nepriklauso nuo z koordinatės, nukreiptos išilgai vieno iš laidų ašis.

Plokštumos dienovidinis laukas turi modelį, kuris kartojasi visose dienovidinės plokštumos, tai yra, lauko modelis nepriklauso nuo cilindrinės arba sferinės koordinačių sistemos koordinatės ___.

Vienodas laukas turi vienodą intensyvumą visuose lauko taškuose, tai yra, jo reikšmė nepriklauso nuo taško koordinačių. Tarp kondensatoriaus plokščių susidaro vienodas laukas.

1. Plokštumos lygiagretaus lauko modelio grafinis vaizdas.

Analitinis laukų skaičiavimas dažnai susiduria su sunkumais, pavyzdžiui, kai paviršius yra sudėtingos formos. Šiuo atveju lauko vaizdas konstruojamas grafiškai. Tam jie pirmiausia išsiaiškina, ar tiriama sritis turi simetriją. Jei jis yra, tada lauko paveikslėlis sudaromas tik vienai iš simetrijos sričių.

Panagrinėkime lauko modelį, kurį sudaro dvi viena kitai statmenos santykinai laidžios plonos plokštės. Kadangi šis laukas turi simetriją, sudarome viršutinės pusės plokštumos paveikslėlį. Apatinėje pusplokštumoje vaizdas kartojamas. Statydami jie vadovaujasi šiomis taisyklėmis:

1) elektros linijos turi priartėti prie elektrodų paviršiaus statmenai;

2) lauko ir ekvipotencialų linijos turi būti viena kitai statmenos ir sudaryti panašius lauko langelius (kreivinius stačiakampius), kuriems vidutinio langelio ilgio ir vidutinio šio langelio pločio santykis turėtų būti maždaug vienodas, t.y.

Jei maitinimo vamzdžio elementų skaičius žymimas n, o vamzdžių skaičius m (mūsų pavyzdyje n = 4 ir m = 2 x 6), tada, laikantis aukščiau pateiktų taisyklių, potencialų skirtumas tarp gretimi ekvipotencialai bus vienodi ir lygūs , kur U – įtampa tarp elektrodų. Kol kas vektorius kiekviename maitinimo vamzdyje bus toks pat kaip ir gretimo.

Vektoriaus srautas kiekviename maitinimo vamzdyje bus toks pat kaip ir kaimyniniame.

Kulono dėsnis nustato elektros krūvių sąveikos stiprumą, tačiau nepaaiškina, kaip ši sąveika per atstumą perduodama nuo vieno kūno į kitą.

Eksperimentai rodo, kad ši sąveika stebima ir tada, kai elektrifikuoti kūnai yra vakuume. Tai reiškia, kad elektrinei sąveikai terpės nereikia. Pagal M. Faradėjaus ir J. Maxwello sukurtą teoriją, erdvėje, kurioje yra elektros krūvis, yra elektrinis laukas.

Elektrostatinis laukas- speciali medžiaga, jos šaltinis yra krūviai, kurie yra nejudantys nagrinėjamos inercinės atskaitos sistemos (IFR) atžvilgiu, per kurią vyksta jų sąveika.

Taigi elektrostatinis laukas yra materialus. Jis yra ištisinis erdvėje. Remiantis šiuolaikinėmis koncepcijomis, stacionari įkrauta dalelė yra elektrostatinio lauko šaltinis, o lauko buvimas yra pačios įkrautos dalelės egzistavimo ženklas. Elektros krūvių sąveika yra tokia: krūvio laukas q 1 veikia pagal kaltę q 2 ir įkrovos laukas q 2 veiksmai apmokestinami q 1 . Šios sąveikos perduodamos ne akimirksniu, o baigtiniu greičiu, lygiu šviesos greičiui Su= 300 000 km/s. Elektrinis laukas, kurį sukuria stacionarūs elektros krūviai, palyginti su nagrinėjamu ISO, vadinamas elektrostatiniu.

Mes negalime tiesiogiai suvokti elektrostatinio lauko savo pojūčiais. Apie elektrostatinio lauko egzistavimą galime spręsti pagal jo veiksmus. Krūvio elektrostatinis laukas tam tikra jėga veikia bet kurį kitą krūvį, esantį tam tikro krūvio lauke.

Jėga, kuria elektrostatinis laukas veikia į jį įvestą elektros krūvį, vadinama elektrinė jėga.

Elektrostatinio lauko poveikis krūviui priklauso nuo krūvio vietos šiame lauke.

Jeigu yra keli įkrauti kūnai, išsidėstę skirtinguose erdvės taškuose, tai bet kuriame šios erdvės taške pasireikš bendras visų krūvių veikimas, t.y. visų šių įkrautų kūnų sukuriamas elektrostatinis laukas.

Literatūra

Aksenovičius L. A. Fizika vidurinėje mokykloje: teorija. Užduotys. Testai: Vadovėlis. pašalpa bendrojo lavinimo įstaigoms. aplinka, švietimas / L. A. Aksenovičius, N. N. Rakina, K. S. Farino; Red. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - 214-215 p.

Elektrinis laukas yra vektorinis laukas, veikiantis aplink daleles, turinčias elektros krūvį. Tai yra elektromagnetinio lauko dalis. Jam būdingas tikros vizualizacijos trūkumas. Jis nematomas ir gali būti pastebėtas tik veikiant jėgai, į kurią reaguoja kiti įkrauti kūnai, turintys priešingus polius.

Kaip veikia ir veikia elektrinis laukas

Iš esmės laukas yra ypatinga materijos būsena. Jo veikimas pasireiškia kūnų ar dalelių su elektros krūviu pagreitėjimu. Jo būdingos savybės apima:

• Veikia tik tada, kai yra įkrautas elektra.
• Jokių ribų.
• Tam tikro dydžio poveikio buvimas.
• Galimybė nustatyti tik pagal veiksmo rezultatą.

Laukas yra neatsiejamai susijęs su krūviais, kurie yra tam tikroje dalelėje ar kūne. Jis gali susidaryti dviem atvejais. Pirmasis susijęs su jo atsiradimu aplink elektros krūvius, o antrasis - kai juda elektromagnetinės bangos, kai keičiasi elektromagnetinis laukas.

Elektriniai laukai veikia elektriškai įkrautas daleles, kurios yra nejudančios stebėtojo atžvilgiu. Dėl to jie įgyja galią. Kasdieniame gyvenime galima pastebėti lauko įtakos pavyzdį. Norėdami tai padaryti, pakanka sukurti elektros krūvį. Fizikos vadovėliuose tam pateikiamas paprasčiausias pavyzdys, kai į vilnonį gaminį trinamas dielektrikas. Visiškai įmanoma gauti lauką paėmus plastikinį tušinuką ir patrynus juo plaukus. Ant jo paviršiaus susidaro krūvis, dėl kurio atsiranda elektrinis laukas. Dėl to rankena pritraukia mažas daleles. Jei pateiksite jį ant smulkiai suplyšusių popieriaus gabalėlių, juos tai patrauks. Tą patį rezultatą galima pasiekti naudojant plastikines šukas.

Dažnas kasdienis elektrinio lauko pasireiškimo pavyzdys yra mažų šviesos blyksnių susidarymas nuimant drabužius iš sintetinių medžiagų. Dėl buvimo ant kūno dielektrinės skaidulos kaupia krūvius aplink save. Nusiėmus tokį drabužį, elektrinis laukas veikiamas įvairių jėgų, todėl susidaro šviesos blyksniai. Tai ypač pasakytina apie žieminius drabužius, ypač megztinius ir šalikus.

Lauko savybės

Elektriniam laukui apibūdinti naudojami 3 indikatoriai:

• Potencialus.
• Įtampa.
• Įtampa.

Potencialus

Šis turtas yra vienas iš pagrindinių. Potencialas rodo sukauptos energijos kiekį, sunaudotą krūviams perkelti. Kai jie keičiasi, energija eikvojama, palaipsniui artėjant prie nulio. Aiški šio principo analogija gali būti įprasta plieninė spyruoklė. Ramioje padėtyje jis neturi jokio potencialo, bet tik iki to momento, kai yra suspaustas. Iš tokios įtakos jis gauna priešpriešinės energijos, todėl, įtakai nutrūkus, ji tikrai įsibėgės. Kai spyruoklė atleidžiama, ji iškart išsitiesina. Jei objektai jai kliudys, ji pradės juos judinti. Grįžtant tiesiai į elektrinį lauką, potencialą galima palyginti su pastangomis ištiesinti nugarą.

Elektrinis laukas turi potencialią energiją, todėl jis gali atlikti tam tikrą poveikį. Tačiau perkeldamas krūvį erdvėje, jis išeikvoja jo išteklius. Tuo pačiu atveju, jei krūvio judėjimas lauke vykdomas veikiant išorinei jėgai, laukas ne tik nepraranda savo potencialo, bet ir jį papildo.

Be to, norint geriau suprasti šią vertę, galima pateikti dar vieną pavyzdį. Tarkime, kad nereikšmingas teigiamai įkrautas krūvis yra toli už elektrinio lauko veikimo. Tai daro jį visiškai neutralų ir pašalina abipusį kontaktą. Jei dėl kokios nors išorinės jėgos įtakos krūvis juda link elektrinio lauko, tada, pasiekęs jo ribą, jis bus įtrauktas į naują trajektoriją. Lauko energija, išeikvojama įtakai krūvio atžvilgiu tam tikrame įtakos taške, bus vadinama potencialu šiame taške.

Elektrinio potencialo išraiška atliekama matavimo vienetu voltais.

Įtampa

Šis rodiklis naudojamas lauko kiekybiniam įvertinimui. Ši vertė apskaičiuojama kaip teigiamo krūvio, turinčio įtakos veikimo jėgai, santykis. Paprastais žodžiais tariant, įtampa išreiškia elektrinio lauko stiprumą tam tikroje vietoje ir tam tikru laiku. Kuo didesnė įtampa, tuo ryškesnė bus lauko įtaka aplinkiniams objektams ar gyvoms būtybėms.

Įtampa

Šis parametras susidaro iš potencialo. Jis naudojamas norint parodyti kiekybinį lauko atliekamo veiksmo ryšį. Tai yra pats potencialas parodo sukauptos energijos kiekį, o įtampa – nuostolius, kad būtų užtikrintas krūvių judėjimas.

Elektriniame lauke teigiami krūviai juda iš didelio potencialo taškų į vietas, kur jis yra mažesnis. Kalbant apie neigiamus krūvius, jie juda priešinga kryptimi. Dėl to darbas atliekamas naudojant potencialią lauko energiją. Tiesą sakant, įtampa tarp taškų kokybiškai išreiškia lauko atliktą darbą perduodant priešingai įkrautų krūvių vienetą. Taigi terminai įtampa ir potencialų skirtumas yra vienas ir tas pats.

Vizuali lauko apraiška

Elektrinis laukas turi įprastinę vaizdinę išraišką. Tam naudojamos grafinės linijos. Jie sutampa su jėgos linijomis, kurios skleidžia aplink juos krūvius. Be jėgų veikimo linijos, svarbi ir jų kryptis. Klasifikuojant linijas, nustatant kryptis įprasta naudoti teigiamą krūvį. Taigi lauko judėjimo rodyklė pereina nuo teigiamų dalelių prie neigiamų.

Elektrinius laukus vaizduojančių brėžinių linijose yra rodyklės formos kryptis. Schematiškai jie visada turi sutartinę pradžią ir pabaigą. Taip jie patys neįsijungia. Jėgos linijos prasideda taške, kur yra teigiamas krūvis, ir baigiasi neigiamų dalelių vietoje.

Elektrinis laukas gali turėti skirtingų tipų linijas, priklausomai ne tik nuo krūvio, kuris prisideda prie jų susidarymo, poliškumo, bet ir nuo išorinių veiksnių buvimo. Taigi, kai susiduria priešingos sritys, jie pradeda patraukliai veikti vienas kitą. Iškraipytos linijos įgauna išlenktų lankų formą. Tuo pačiu atveju, kai susitinka 2 vienodi laukai, jie atstumiami priešingomis kryptimis.

Taikymo sritis

Elektrinis laukas turi daugybę savybių, kurios rado naudingų pritaikymų. Šis reiškinys naudojamas kuriant įvairią įrangą darbui keliose labai svarbiose srityse.

Naudojimas medicinoje

Elektrinio lauko poveikis tam tikroms žmogaus kūno vietoms leidžia padidinti jo tikrąją temperatūrą. Ši savybė buvo pritaikyta medicinoje. Specializuoti prietaisai suteikia poveikį reikiamoms pažeistų ar sergančių audinių sritims. Dėl to pagerėja jų kraujotaka ir atsiranda gydomasis poveikis. Laukas veikia dideliu dažniu, todėl taškinis poveikis temperatūrai duoda rezultatų ir yra gana pastebimas pacientui.

Taikymas chemijoje

Ši mokslo sritis apima įvairių grynų arba mišrių medžiagų naudojimą. Šiuo atžvilgiu darbas su elektroninėmis sritimis negalėjo apeiti šios pramonės. Mišinių komponentai skirtingai sąveikauja su elektriniu lauku. Chemijoje ši savybė naudojama skysčiams atskirti. Šis metodas buvo pritaikytas laboratorijoje, tačiau taip pat naudojamas pramonėje, nors ir rečiau. Pavyzdžiui, patekus į lauką, taršieji komponentai naftoje išsiskiria.

Vandens filtravimo metu apdorojimui naudojamas elektrinis laukas. Jis gali atskirti atskiras teršalų grupes. Šis apdorojimo būdas yra daug pigesnis nei naudojant pakaitines kasetes.

Elektros inžinerija

Elektrinio lauko panaudojimas elektrotechnikoje turi labai įdomių pritaikymų. Taigi metodas buvo sukurtas nuo šaltinio iki vartotojo. Iki šiol visi pokyčiai buvo teorinio ir eksperimentinio pobūdžio. Jau yra veiksmingai įdiegta technologija, kuri jungiama prie išmaniojo telefono USB jungties. Šis metodas kol kas neleidžia perduoti energijos dideliu atstumu, tačiau jis tobulinamas. Visai gali būti, kad artimiausiu metu įkrovimo laidų su maitinimo šaltiniais poreikis visiškai išnyks.

Atliekant elektros instaliacijos ir remonto darbus, naudojami LED šviestuvai, veikiantys grandinės pagrindu. Be daugelio funkcijų, jis gali reaguoti į elektrinį lauką. Dėl šios priežasties, kai zondas artėja prie fazinio laido, indikatorius pradeda šviesti, faktiškai neliesdamas laidžios šerdies. Jis reaguoja į lauką, sklindantį iš laidininko net per izoliaciją. Elektrinio lauko buvimas leidžia sienoje rasti srovę vedančius laidus, taip pat nustatyti jų lūžio taškus.

Nuo elektrinio lauko poveikio galite apsisaugoti naudodami metalinį ekraną, kurio viduje jo nebus. Ši savybė plačiai naudojama elektronikoje, siekiant pašalinti gana arti viena kitos esančių elektros grandinių tarpusavio įtaką.

Galimos būsimos programos

Yra ir egzotiškesnių elektrinio lauko galimybių, kurių mokslas šiandien dar neturi. Tai greitesnis už šviesos greitį ryšiai, fizinių objektų teleportacija, judėjimas per vieną akimirką tarp atvirų vietų (kirmgraužių). Tačiau norint įgyvendinti tokius planus, reikės daug sudėtingesnių tyrimų ir eksperimentų, nei atliekant eksperimentus su dviem galimais rezultatais.

Tačiau mokslas nuolat vystosi, atverdamas naujas elektrinių laukų panaudojimo galimybes. Ateityje jo naudojimo sritis gali žymiai išplėsti. Gali būti, kad jis bus pritaikytas visose svarbiose mūsų gyvenimo srityse.

Elektrostatinis laukas elektrostatinis laukas

stacionarių elektros krūvių elektrinis laukas.

ELEKTROSTATINIS LAUKAS – stacionarių, laikui bėgant nekintančių elektros krūvių elektrinis laukas, vykdantis jų tarpusavio sąveiką.
Elektrostatinis laukas apibūdinamas elektrinio lauko stiprumu (cm. ELEKTROS LAUKO STIPRIS) E, kuri yra jo jėgos charakteristika: elektrostatinio lauko stipris parodo, kokia jėga elektrostatinis laukas veikia vienetinį teigiamą elektros krūvį (cm. ELEKTROS ĮKOKVIMAS), patalpintas tam tikrame lauko taške. Įtempimo vektoriaus kryptis sutampa su teigiamą krūvį veikiančios jėgos kryptimi ir yra priešinga neigiamą krūvį veikiančios jėgos krypčiai.
Elektrostatinis laukas yra stacionarus (pastovus), jei jo stiprumas laikui bėgant nekinta. Stacionarius elektrostatinius laukus sukuria stacionarūs elektros krūviai.
Elektrostatinis laukas yra vienalytis, jei jo intensyvumo vektorius yra vienodas visuose lauko taškuose; jei intensyvumo vektorius skirtinguose taškuose yra skirtingas, laukas yra nehomogeniškas. Tolygūs elektrostatiniai laukai yra, pavyzdžiui, vienodai įkrautos baigtinės plokštumos ir plokščio kondensatoriaus elektrostatiniai laukai. (cm. KONDENSERIS (elektrinis)) toliau nuo jo dangtelių kraštų.
Viena iš esminių elektrostatinio lauko savybių yra ta, kad elektrostatinio lauko jėgų darbas perkeliant krūvį iš vieno lauko taško į kitą nepriklauso nuo judėjimo trajektorijos, o yra nulemtas tik pradžios ir padėties. pabaigos taškai ir krūvio dydis. Vadinasi, elektrostatinio lauko jėgų atliktas darbas, judant krūvį bet kuria uždara trajektorija, yra lygus nuliui. Jėgos laukai, turintys šią savybę, vadinami potencialiais arba konservatyviais. Tai yra, elektrostatinis laukas yra potencialus laukas, kurio energijos charakteristika yra elektrostatinis potencialas (cm. ELEKTROSTATINIS POTENCIALAS), susietas su įtempimo vektoriumi E ryšiu:
E = -gradj.
Jėgos linijos naudojamos grafiškai pavaizduoti elektrostatinį lauką. (cm. ELEKTROS LAIDAI)(įtempimo linijos) – įsivaizduojamos linijos, kurių liestinės sutampa su įtempimo vektoriaus kryptimi kiekviename lauko taške.
Elektrostatinių laukų atveju laikomasi superpozicijos principo (cm. SUPERPOZICIJOS PRINCIPAS). Kiekvienas elektros krūvis sukuria elektrinį lauką erdvėje, nepaisant kitų elektros krūvių buvimo. Krūvių sistemos sukuriamo lauko stiprumas lygus geometrinei lauko stiprumo sumai, kurią tam tikrame taške sukuria kiekvienas iš krūvių atskirai.
Bet koks krūvis jį supančioje erdvėje sukuria elektrostatinį lauką. Norint aptikti lauką bet kuriame taške, stebėjimo taške reikia įdėti taškinį bandomąjį krūvį – tokį krūvį, kuris neiškraipo tiriamo lauko (nesukelia lauką sukuriančių krūvių persiskirstymo).
Vienišo taškinio krūvio q sukuriamas laukas yra sferiškai simetriškas. Pavienio taško krūvio intensyvumo modulis vakuume pagal Kulono dėsnį (cm. KULONOS TEISĖ) gali būti pavaizduotas kaip:
E = q/4pe arba r 2.
Kur e o yra elektrinė konstanta, = 8,85. 10 -12 f/m.
Kulono dėsnis, nustatytas naudojant jo sukurtas sukimo balansus (žr. Kulono balansus (cm. PABAIGIAMOSIOS svarstyklės)), yra vienas iš pagrindinių elektrostatinį lauką apibūdinančių dėsnių. Jis nustato ryšį tarp krūvių sąveikos jėgos ir atstumo tarp jų: ​​dviejų taškinių stacionarių įkrautų kūnų sąveikos jėga vakuume yra tiesiogiai proporcinga krūvio modulių sandaugai ir atvirkščiai proporcinga krūvio kvadratui. atstumas tarp jų.
Ši jėga vadinama Kulono jėga, o laukas vadinamas Kulono jėga. Kulono lauke vektoriaus kryptis priklauso nuo krūvio Q ženklo: jei Q > 0, tai vektorius nukreiptas radialiai nuo krūvio, jei Q ( cm. DIELEKTRINIS TĘSTYMUMAS) yra mažesnis nei vakuume.
Eksperimentiškai nustatytas Kulono dėsnis ir superpozicijos principas leidžia visiškai apibūdinti tam tikros krūvių sistemos elektrostatinį lauką vakuume. Tačiau elektrostatinio lauko savybės gali būti išreikštos kita, bendresne forma, nesinaudojant taškinio krūvio Kulono lauko idėja. Elektrinį lauką galima apibūdinti elektrinio lauko stiprumo vektoriaus srauto verte, kurią galima apskaičiuoti pagal Gauso teoremą (cm. GAUSS TEOREMA). Gauso teorema nustato ryšį tarp elektrinio lauko stiprumo srauto per uždarą paviršių ir krūvio tame paviršiuje. Intensyvumo srautas priklauso nuo lauko pasiskirstymo tam tikros srities paviršiuje ir yra proporcingas elektros krūviui šio paviršiaus viduje.
Jei izoliuotas laidininkas patalpintas į elektrinį lauką, tai jėga veiks laidininko laisvuosius krūvius q. Dėl to laidininke atsiranda trumpalaikis laisvųjų krūvių judėjimas. Šis procesas baigsis, kai laidininko paviršiuje susidarančių krūvių savas elektrinis laukas visiškai kompensuos išorinį lauką, t.y. bus nustatytas pusiausvyrinis krūvių pasiskirstymas, kuriame elektrostatinis laukas laidininko viduje tampa lygus nuliui: visuose taškuose. laidininko viduje E = 0, tada trūksta lauko. Elektrostatinio lauko linijos laidininko išorėje, esančios arti jo paviršiaus, yra statmenos paviršiui. Jei taip nebūtų, tada būtų lauko stiprumo komponentas, o srovė tekėtų palei laidininko paviršių ir išilgai paviršiaus. Krūviai yra tik laidininko paviršiuje, o visi laidininko paviršiaus taškai turi tą pačią potencialo vertę. Laidininko paviršius yra ekvipotencialus paviršius (cm. EKVIPOTENCIALUS PAVIRŠIAUS). Jei laidininke yra ertmė, tada joje esantis elektrinis laukas taip pat lygus nuliui; Tai yra elektros prietaisų elektrostatinės apsaugos pagrindas.
Jei dielektrikas dedamas į elektrostatinį lauką, tada jame vyksta poliarizacijos procesas - dipolio orientacijos procesas (cm. DIPOLAS) arba į lauką orientuotų dipolių atsiradimas veikiant elektriniam laukui. Vienalyčiame dielektrike elektrostatinis laukas dėl poliarizacijos (žr. Dielektrikų poliarizacija) sumažėja? kartą.

enciklopedinis žodynas. 2009 .

Pažiūrėkite, kas yra „elektrostatinis laukas“ kituose žodynuose:

elektrostatinis laukas- Stacionarių įkrautų kūnų elektrinis laukas, kai juose nėra elektros srovių. [GOST R 52002 2003] elektrostatinis laukas Stacionarių elektros krūvių elektrinis laukas. Aptariamos srities principai naudojami kuriant... ... Techninis vertėjo vadovas

Elektrostatinis laukas- reiškinių, susijusių su laisvo elektros krūvio atsiradimu, išsaugojimu ir atsipalaidavimu medžiagų, medžiagų, gaminių paviršiuje ir tūryje, visuma. Šaltinis… Norminės ir techninės dokumentacijos terminų žodynas-žinynas

Elektrostatinis laukas – erdvėje nejudančių ir laike nekintančių (nesant elektros srovių) elektros krūvių sukurtas laukas. Elektrinis laukas yra ypatinga materijos rūšis, susijusi su elektrine... ... Vikipedija

Elektrinis stacionarios elektros laukas krūviai, sukeliantys jų sąveiką. Taip pat pakaitomis elektrinis lauko, elektros energijai būdingas elektros intensyvumas. laukas K – jėgos, veikiančios iš lauko krūvį, ir krūvio dydžio santykis. Galia... Fizinė enciklopedija

Stacionarių elektros krūvių elektrinis laukas... Didysis enciklopedinis žodynas

Elektrostatinis laukas- reiškinių, susijusių su laisvo elektros krūvio atsiradimu, išsaugojimu ir atsipalaidavimu medžiagų, medžiagų, gaminių paviršiuje ir tūryje, visuma... Šaltinis: MSanPiN 001 96. Sanitariniai standartai leistinam fizinių veiksnių lygiui... Oficiali terminija

elektrostatinis laukas- elektrostatinis laukas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Apibrėžtį žr. Priede. priedas(ai) Grafinis formatas atitikmenys: engl. elektrostatinis laukas vok. elektrostatinės Feld, n rus. elektrostatinis laukas, n pranc.… …

elektrostatinis laukas- elektrostatinis laukas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Nejudančių elektrinių dalelių elektrinis laukas. atitikmenys: angl. elektrostatinis laukas vok. elektrostatinės Feld, n rus. elektrostatinis laukas, n pranc.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

elektrostatinis laukas- elektrostatinis laukas statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. elektrostatinis laukas vok. elektrostatinės Feld, n rus. elektrostatinis laukas, n pranc. champ électrostatique, m … Fizikos terminų žodynas

Stacionarių elektros krūvių elektrinis laukas, vykdantis jų sąveiką. Kaip ir kintamasis elektrinis laukas, elektrinis laukas apibūdinamas elektrinio lauko stipriu E: krūvį veikiančios jėgos ir... ... Didžioji sovietinė enciklopedija

Knygos

• Naujos idėjos fizikoje. t. 3. Reliatyvumo principas. 1912 m., Borgmanas I.I. Šventosios bangų teorija šventumo reiškinį laiko sukeltu vibracijų, sklindančių bangų pavidalu šventąjį kūną supančioje erdvėje; nes labai greitai* tapo aišku... Kategorija: Matematika ir gamtos mokslai Serija: Leidėjas: YOYO Media,