يتم دراسة خصائص وخصائص المجال الكهربائي من قبل جميع المتخصصين التقنيين تقريبًا. لكن غالبًا ما تتم كتابة الدورة الجامعية بلغة معقدة وغير مفهومة. لذلك ، في إطار المقال ، سيتم وصف خصائص المجالات الكهربائية بطريقة يسهل الوصول إليها حتى يتمكن كل شخص من فهمها. بالإضافة إلى ذلك ، سوف نولي اهتمامًا خاصًا للمفاهيم المترابطة (التراكب) وإمكانيات تطوير هذا المجال من الفيزياء.
معلومات عامة
وفقًا للمفاهيم الحديثة ، لا تتفاعل الشحنات الكهربائية مع بعضها البعض بشكل مباشر. تظهر ميزة مثيرة للاهتمام من هذا. لذلك ، كل جسم مشحون له مجاله الكهربائي في الفضاء المحيط. إنه يؤثر على الكيانات الأخرى. تهمنا خصائص المجالات الكهربائية لأنها توضح تأثير المجال على الشحنات الكهربائية والقوة التي يتم بها تنفيذها. ما النتيجة التي يمكن استخلاصها من هذا؟ الهيئات المشحونة ليس لها تأثير مباشر متبادل. لهذا ، يتم استخدام المجالات الكهربائية. كيف يمكن استكشافها؟ للقيام بذلك ، يمكنك استخدام شحنة اختبار - شعاع جسيم نقطي صغير ، وهو ليس كذلكسيكون لها تأثير كبير على الهيكل الحالي. إذن ما هي خصائص المجال الكهربائي؟ هناك ثلاثة منهم: التوتر والتوتر والاحتمال. كل واحد منهم له خصائصه ومجالات تأثيره على الجسيمات.
المجال الكهربائي: ما هو؟
لكن قبل الانتقال إلى الموضوع الرئيسي للمقال ، يجب أن يكون لديك قدر معين من المعرفة. إذا كان الأمر كذلك ، فيمكن تخطي هذا الجزء بأمان. أولاً ، لننظر في مسألة سبب وجود المجال الكهربائي. من أجل أن تكون ، هناك حاجة إلى تهمة. علاوة على ذلك ، يجب أن تختلف خصائص الفضاء الذي يتواجد فيه الجسم المشحون عن تلك التي لا يوجد فيها. توجد مثل هذه الميزة هنا: إذا تم وضع شحنة في نظام إحداثيات معين ، فلن تحدث التغييرات على الفور ، ولكن فقط بسرعة معينة. سوف ينتشرون ، مثل الأمواج ، عبر الفضاء. سيصاحب ذلك ظهور قوى ميكانيكية تعمل على ناقلات أخرى في نظام الإحداثيات هذا. وهنا نأتي إلى الشيء الرئيسي! إن القوى الناشئة ليست نتيجة التأثير المباشر ، ولكن نتيجة التفاعل من خلال بيئة تغيرت نوعياً. المساحة التي تحدث فيها هذه التغييرات تسمى المجال الكهربائي.
الميزات
تتحرك الشحنة الموجودة في مجال كهربائي في اتجاه القوة المؤثرة عليها. هل من الممكن تحقيق حالة الراحة؟ نعم ، إنه حقيقي تمامًا. لكن لهذا ، يجب أن يوازن البعض قوة المجال الكهربائيتأثير آخر. بمجرد حدوث الخلل ، تبدأ الشحنة في التحرك مرة أخرى. سيعتمد الاتجاه في هذه الحالة على القوة الأكبر. على الرغم من وجود الكثير منهم ، فإن النتيجة النهائية ستكون شيئًا متوازنًا وعالميًا. لتخيل ما يجب أن تعمل به بشكل أفضل ، تم رسم خطوط القوة. اتجاهاتهم تتوافق مع القوى العاملة. وتجدر الإشارة إلى أن خطوط القوة لها بداية ونهاية. بمعنى آخر ، لا ينغلقون على أنفسهم. يبدأون بأجسام موجبة الشحنة ، وينتهون بأجسام سلبية. هذا ليس كل شيء ، بمزيد من التفصيل حول خطوط القوة وخلفيتها النظرية والتطبيق العملي ، سنتحدث قليلاً في النص وننظر فيها جنبًا إلى جنب مع قانون كولوم.
شدة المجال الكهربائي
تستخدم هذه الخاصية لتحديد المجال الكهربائي. هذا صعب الفهم هذه الخاصية للمجال الكهربائي (القوة) هي كمية مادية مساوية لنسبة قوة العمل على شحنة اختبار موجبة ، والتي تقع في نقطة معينة في الفضاء ، إلى قيمتها. هناك جانب خاص واحد هنا. هذه الكمية المادية هي متجه. يتزامن اتجاهها مع اتجاه القوة التي تعمل على شحنة الاختبار الإيجابية. يجب عليك أيضًا الإجابة على سؤال واحد شائع جدًا ولاحظ أن خاصية قوة المجال الكهربائي هي بالضبط الشدة. وماذا يحدث للموضوعات الثابتة وغير المتغيرة؟ يعتبر مجالهم الكهربائي كهرباء. عند العمل مع نقطة تهمة ويتم توفير الاهتمام بدراسة التوتر من خلال خطوط القوة وقانون كولوم. ما هي الميزات الموجودة هنا؟
قانون كولوم وخطوط القوة
تعمل خاصية القوة للمجال الكهربائي في هذه الحالة فقط لشحنة نقطية تقع على مسافة نصف قطر معين منها. وإذا أخذنا مقياس القيمة هذا ، فسيكون لدينا حقل كولوم. في ذلك ، يعتمد اتجاه المتجه بشكل مباشر على علامة الشحنة. لذا ، إذا كانت موجبة ، فإن الحقل "سيتحرك" على طول نصف القطر. في الحالة المعاكسة ، سيتم توجيه المتجه مباشرة إلى الشحنة نفسها. للحصول على فهم مرئي لما يحدث وكيف ، يمكنك أن تجد وتتعرف على الرسومات التي توضح خطوط القوة. الخصائص الرئيسية للمجال الكهربائي في الكتب المدرسية ، على الرغم من صعوبة شرحها إلى حد ما ، لكن الرسومات ، يجب أن تُعطى حقها ، فهي ذات جودة عالية. صحيح ، يجب أن يلاحظ المرء مثل هذه الميزة في الكتب: عند إنشاء رسومات لخطوط القوة ، فإن كثافتها تتناسب مع معامل ناقل التوتر. هذا تلميح صغير يمكن أن يساعد بشكل كبير في التحكم في المعرفة أو الامتحان.
إمكانية
تتحرك الشحنة دائمًا عندما لا يكون هناك توازن للقوى. يخبرنا هذا أنه في هذه الحالة يحتوي المجال الكهربائي على طاقة كامنة. بمعنى آخر ، يمكنها القيام ببعض الأعمال. لنلق نظرة على مثال صغير. تحرك مجال كهربائي شحنة من نقطةونتيجة لذلك ، يوجد انخفاض في الطاقة الكامنة للحقل. يحدث ذلك لأن العمل قد تم. لن تتغير خاصية القدرة الخاصة بالمجال الكهربائي إذا تم إجراء الحركة تحت تأثير خارجي. في هذه الحالة ، لن تنخفض الطاقة الكامنة ، بل تزداد. علاوة على ذلك ، ستتغير هذه الخاصية الفيزيائية للمجال الكهربائي بالتناسب المباشر مع القوة الخارجية المطبقة ، والتي تحرك الشحنة في المجال الكهربائي. وتجدر الإشارة إلى أنه في هذه الحالة سيتم إنفاق كل العمل المنجز على زيادة الطاقة الكامنة. لفهم الموضوع ، لنأخذ المثال التالي. إذن لدينا شحنة موجبة. يقع خارج المجال الكهربائي الذي يتم النظر فيه. ونتيجة لذلك ، فإن التأثير ضئيل للغاية بحيث يمكن تجاهله. تنشأ قوة خارجية تدخل شحنة في المجال الكهربائي. تقوم بالعمل اللازم للتحرك. في هذه الحالة ، يتم التغلب على قوى الميدان. وبالتالي ، ينشأ جهد فعل ، ولكن بالفعل في المجال الكهربائي نفسه. وتجدر الإشارة إلى أن هذا قد يكون مؤشرا غير متجانس. لذا ، فإن الطاقة المتعلقة بكل وحدة محددة من الشحنة الموجبة تسمى جهد المجال عند تلك النقطة. إنه يساوي عدديًا العمل الذي قامت به قوة خارجية لنقل الموضوع إلى مكان معين. يتم قياس جهد المجال بالفولت.
الجهد
في أي مجال كهربائي ، يمكنك ملاحظة كيف "تنتقل" الشحنات الموجبة من النقاط ذات الإمكانات العالية إلى تلك التي تحتوي على قيم منخفضة لهذه المعلمة.تتبع السلبيات هذا المسار في الاتجاه المعاكس. لكن في كلتا الحالتين يحدث هذا فقط بسبب وجود الطاقة الكامنة. يتم حساب الجهد منه. للقيام بذلك ، من الضروري معرفة القيمة التي أصبحت بها الطاقة الكامنة للحقل أصغر. الجهد يساوي عدديًا الشغل الذي تم القيام به لنقل شحنة موجبة بين نقطتين محددتين. يمكن رؤية مراسلات مثيرة للاهتمام من هذا. لذا ، فرق الجهد والجهد في هذه الحالة هما نفس الكيان المادي.
تراكب المجالات الكهربائية
إذن ، لقد نظرنا في الخصائص الرئيسية للمجال الكهربائي. ولكن من أجل فهم الموضوع بشكل أفضل ، نقترح النظر بشكل إضافي في عدد من المعلمات التي قد تكون مهمة. وسنبدأ بتراكب المجالات الكهربائية. في السابق ، نظرنا في المواقف التي كانت فيها رسوم محددة واحدة فقط. لكن هناك الكثير منهم في الحقول! لذلك ، بالنظر إلى وضع قريب من الواقع ، فلنتخيل أن لدينا عدة رسوم. ثم اتضح أن القوى التي تخضع لقاعدة إضافة المتجه ستعمل على موضوع التجربة. أيضًا ، ينص مبدأ التراكب على أنه يمكن تقسيم الحركة المعقدة إلى حركتين بسيطتين أو أكثر. من المستحيل تطوير نموذج حركة واقعي دون مراعاة التراكب. بمعنى آخر ، الجسيم الذي نفكر فيه في ظل الظروف الحالية يتأثر بشحنات مختلفة ، لكل منها شحنات خاصة بهاالمجال الكهربائي.
استخدم
وتجدر الإشارة إلى أنه لم يتم استخدام إمكانيات المجال الكهربائي الآن بكامل طاقتها. حتى ، سيكون من الأصح القول ، بالكاد نستخدم إمكاناتها من قبلنا. يمكن الاستشهاد بثريا Chizhevsky كتطبيق عملي لإمكانيات المجال الكهربائي. في وقت سابق ، في منتصف القرن الماضي ، بدأت البشرية في استكشاف الفضاء. لكن العلماء لديهم العديد من الأسئلة التي لم يتم حلها. واحد منهم هو الهواء ومكوناته الضارة. العالم السوفيتي Chizhevsky ، الذي كان مهتمًا في نفس الوقت بخصائص الطاقة للمجال الكهربائي ، تولى حل هذه المشكلة. وتجدر الإشارة إلى أنه حصل بالفعل على تطور جيد. اعتمد هذا الجهاز على تقنية إنشاء تدفقات هوائية بسبب التصريفات الصغيرة. لكن في إطار المقال ، لا نهتم كثيرًا بالجهاز نفسه ، كما هو الحال في مبدأ تشغيله. الحقيقة هي أنه من أجل تشغيل ثريا Chizhevsky ، لم يتم استخدام مصدر طاقة ثابت ، ولكن تم استخدام مجال كهربائي! تم استخدام المكثفات الخاصة لتركيز الطاقة. أثرت خاصية الطاقة في المجال الكهربائي للبيئة بشكل كبير على نجاح الجهاز. وهذا يعني أن هذا الجهاز تم تطويره خصيصًا للمركبات الفضائية المليئة بالإلكترونيات. كان مدعومًا بنتائج أنشطة الأجهزة الأخرى المتصلة بمصادر طاقة ثابتة. وتجدر الإشارة إلى أن الاتجاه لم يتم التخلي عنه ، ويجري الآن التحقيق في إمكانية أخذ الطاقة من المجال الكهربائي. حقيقة،وتجدر الإشارة إلى أنه لم يتم إحراز تقدم كبير بعد. من الضروري أيضًا ملاحظة النطاق الصغير نسبيًا للبحث الجاري ، وحقيقة أن معظمها يتم تنفيذه بواسطة مخترعين متطوعين.
ما هي خصائص المجالات الكهربائية التي تتأثر بها؟
لماذا دراستها؟ كما ذكرنا سابقًا ، فإن خصائص المجال الكهربائي هي القوة والجهد والجهد. في حياة الشخص العادي ، لا يمكن لهذه المعلمات أن تتباهى بتأثير كبير. ولكن عندما تثار أسئلة حول ضرورة القيام بشيء كبير ومعقد ، فإن عدم التفكير فيها يعد ترفًا. الحقيقة هي أن العدد المفرط من المجالات الإلكترونية (أو قوتها المفرطة) يؤدي إلى تداخل في إرسال الإشارات بواسطة الجهاز. هذا يؤدي إلى تشويه المعلومات المرسلة. وتجدر الإشارة إلى أن هذه ليست المشكلة الوحيدة من هذا النوع. بالإضافة إلى الضوضاء البيضاء للتكنولوجيا ، يمكن أن تؤثر الحقول الإلكترونية شديدة القوة أيضًا سلبًا على أداء جسم الإنسان. وتجدر الإشارة إلى أن التأين البسيط للغرفة لا يزال يعتبر نعمة ، لأنه يساهم في ترسب الغبار على أسطح المسكن البشري. ولكن إذا نظرت إلى عدد جميع أنواع المعدات (الثلاجات ، والتلفزيونات ، والغلايات ، والهواتف ، وأنظمة الطاقة ، وما إلى ذلك) الموجودة في منازلنا ، فيمكننا أن نستنتج ، للأسف ، أن هذا ليس جيدًا لصحتنا. وتجدر الإشارة إلى أن الخصائص المنخفضة للحقول الكهربائية تكاد لا تضر بنا منذ ذلك الحينلطالما اعتادت البشرية على الإشعاع الكوني. لكن من الصعب القول عن الإلكترونيات. بالطبع ، لن يكون من الممكن رفض كل هذا ، لكن من الممكن تقليل التأثير السلبي للمجالات الكهربائية على جسم الإنسان بنجاح. لهذا ، بالمناسبة ، يكفي تطبيق مبادئ الاستخدام الموفر للطاقة للتكنولوجيا ، والتي تنص على تقليل وقت تشغيل الآليات.
الخلاصة
درسنا ما هي الكمية المادية التي هي سمة من سمات المجال الكهربائي ، وأين ما يتم استخدامه ، وما هي إمكانات التطورات وتطبيقها في الحياة اليومية. لكن ما زلت أود إضافة بضع كلمات أخيرة حول هذا الموضوع. تجدر الإشارة إلى أن عددًا كبيرًا من الأشخاص كانوا مهتمين بها. ترك المخترع الصربي الشهير نيكولا تيسلا أحد أكثر الآثار المرئية في التاريخ. في هذا ، تمكن من تحقيق نجاح كبير فيما يتعلق بتنفيذ خططه ، ولكن ، للأسف ، ليس من حيث كفاءة الطاقة. لذلك ، إذا كانت هناك رغبة في العمل في هذا الاتجاه ، فهناك الكثير من الفرص غير المكتشفة.
