As propriedades e características do campo elétrico são estudadas por quase todos os especialistas técnicos. Mas um curso universitário é muitas vezes escrito em linguagem complexa e incompreensível. Portanto, no âmbito do artigo, as características dos campos elétricos serão descritas de forma acessível para que todas as pessoas possam compreendê-las. Além disso, daremos atenção especial aos conceitos inter-relacionados (superposição) e às possibilidades de desenvolvimento desta área da física.
Informações gerais
De acordo com os conceitos modernos, as cargas elétricas não interagem diretamente umas com as outras. Uma característica interessante emerge disso. Assim, cada corpo carregado tem seu próprio campo elétrico no espaço circundante. Afeta outras entidades. As características dos campos elétricos nos interessam porque mostram o efeito do campo sobre as cargas elétricas e a força com que é realizado. Que conclusão se pode tirar disso? Corpos carregados não têm um efeito direto mútuo. Para isso, são usados campos elétricos. Como eles podem ser explorados? Para fazer isso, você pode usar uma carga de teste - um pequeno feixe de partículas puntiformes, que não éterá um impacto significativo na estrutura existente. Então, quais são as características do campo elétrico? Existem três deles: tensão, tensão e potencial. Cada um deles tem suas próprias características e esferas de influência sobre as partículas.
Campo elétrico: o que é?
Mas antes de passar para o assunto principal do artigo, você precisa ter um certo conhecimento. Se estiverem, essa parte pode ser ignorada com segurança. Primeiro, vamos considerar a questão do motivo da existência de um campo elétrico. Para que isso aconteça, é necessária uma cobrança. Além disso, as propriedades do espaço em que o corpo carregado reside devem diferir daquelas onde ele não existe. Existe esse recurso aqui: se uma carga for colocada em um determinado sistema de coordenadas, as mudanças não ocorrerão instantaneamente, mas apenas a uma certa velocidade. Eles vão, como ondas, se espalhar pelo espaço. Isso será acompanhado pelo aparecimento de forças mecânicas que atuam em outros portadores neste sistema de coordenadas. E aqui chegamos ao principal! As forças emergentes não são o resultado da influência direta, mas da interação através de um ambiente que mudou qualitativamente. O espaço em que tais mudanças ocorrem é chamado de campo elétrico.
Recursos
Uma carga localizada em um campo elétrico se move na direção da força que atua sobre ela. É possível atingir um estado de repouso? Sim, é bem real. Mas para isso, a força do campo elétrico deve ser equilibrada por algunsoutra influência. Assim que ocorre o desequilíbrio, a carga começa a se mover novamente. A direção neste caso dependerá da força maior. Embora se houver muitos deles, o resultado final será algo equilibrado e universal. Para melhor imaginar com o que você tem que trabalhar, as linhas de força são representadas. Suas direções correspondem às forças atuantes. Deve-se notar que as linhas de força têm um começo e um fim. Em outras palavras, eles não se fecham. Eles começam em corpos carregados positivamente e terminam em corpos negativos. Isso não é tudo, mais detalhadamente sobre as linhas de força, sua fundamentação teórica e implementação prática, falaremos um pouco mais adiante no texto e as consideraremos juntamente com a lei de Coulomb.
Força do campo elétrico
Esta característica é usada para quantificar o campo elétrico. Isso é bem difícil de entender. Essa característica do campo elétrico (força) é uma quantidade física igual à razão da força de ação sobre uma carga de teste positiva, localizada em um determinado ponto do espaço, pelo seu valor. Há um aspecto especial aqui. Esta grandeza física é um vetor. Sua direção coincide com a direção da força que atua sobre a carga de teste positiva. Você também deve responder a uma pergunta muito comum e observar que a força característica do campo elétrico é justamente a intensidade. E o que acontece com sujeitos imóveis e imutáveis? Seu campo elétrico é considerado eletrostático. Ao trabalhar com uma carga pontual eo interesse no estudo da tensão é fornecido pelas linhas de força e pela lei de Coulomb. Quais recursos existem aqui?
Lei de Coulomb e linhas de força
A força característica do campo elétrico neste caso funciona apenas para uma carga pontual, que está localizada a uma distância de um certo raio dela. E se pegarmos esse valor módulo, teremos um campo de Coulomb. Nele, a direção do vetor depende diretamente do sinal da carga. Portanto, se for positivo, o campo "se moverá" ao longo do raio. Na situação oposta, o vetor será direcionado diretamente para a própria carga. Para uma compreensão visual do que está acontecendo e como, você pode encontrar e se familiarizar com os desenhos que mostram as linhas de força. As principais características do campo elétrico nos livros didáticos, embora bastante difíceis de explicar, mas os desenhos, devem ser dados a devida, são de alta qualidade. É verdade que deve-se notar essa característica dos livros: ao construir desenhos de linhas de força, sua densidade é proporcional ao módulo do vetor de tensão. Esta é uma pequena dica que pode ser de grande ajuda no controle de conhecimento ou exame.
Potencial
A carga sempre se move quando não há equilíbrio de forças. Isso nos diz que, neste caso, o campo elétrico tem energia potencial. Em outras palavras, ele pode fazer algum trabalho. Vejamos um pequeno exemplo. Um campo elétrico moveu uma carga de um pontoE em B. Como resultado, há uma diminuição na energia potencial do campo. Isso acontece porque o trabalho foi feito. Esta característica de potência do campo elétrico não mudará se o movimento for feito sob influência externa. Nesse caso, a energia potencial não diminuirá, mas aumentará. Além disso, essa característica física do campo elétrico mudará em proporção direta à força externa aplicada, que moveu a carga no campo elétrico. Deve-se notar que, neste caso, todo o trabalho realizado será gasto no aumento da energia potencial. Para entender o tópico, vamos dar o exemplo a seguir. Portanto, temos uma carga positiva. Ele está localizado fora do campo elétrico que está sendo considerado. Devido a isso, o impacto é tão pequeno que pode ser ignorado. Surge uma força externa, que introduz uma carga no campo elétrico. Ela faz o trabalho necessário para se mover. Neste caso, as forças do campo são superadas. Assim, surge um potencial de ação, mas já no próprio campo elétrico. Deve-se notar que este pode ser um indicador heterogêneo. Assim, a energia que se relaciona com cada unidade específica de carga positiva é chamada de potencial do campo naquele ponto. É numericamente igual ao trabalho que foi feito por uma força externa para mover o sujeito para um determinado local. O potencial de campo é medido em volts.
Tensão
Em qualquer campo elétrico, você pode observar como as cargas positivas "migram" de pontos com alto potencial para aqueles que possuem valores baixos desse parâmetro. Os negativos seguem esse caminho na direção oposta. Mas em ambos os casos isso acontece apenas devido à presença de energia potencial. A tensão é calculada a partir dele. Para fazer isso, é necessário saber o valor pelo qual a energia potencial do campo se tornou menor. A tensão é numericamente igual ao trabalho que foi feito para transferir uma carga positiva entre dois pontos específicos. Uma correspondência interessante pode ser vista a partir disso. Então, tensão e diferença de potencial neste caso são a mesma entidade física.
Superposição de campos elétricos
Então, consideramos as principais características do campo elétrico. Mas para entender melhor o tema, propomos considerar adicionalmente uma série de parâmetros que podem ser importantes. E vamos começar com uma superposição de campos elétricos. Anteriormente, consideramos situações em que havia apenas uma cobrança específica. Mas há muitos deles nos campos! Portanto, considerando uma situação próxima da realidade, vamos imaginar que temos várias cobranças. Então acontece que as forças que obedecem à regra da adição vetorial irão agir sobre o sujeito do teste. Além disso, o princípio da superposição diz que um movimento complexo pode ser dividido em dois ou mais simples. É impossível desenvolver um modelo de movimento realista sem levar em conta a superposição. Em outras palavras, a partícula que estamos considerando sob as condições existentes é afetada por várias cargas, cada uma com suas própriascampo elétrico.
Usar
Deve-se notar que agora as possibilidades do campo elétrico não estão sendo usadas em todo o seu potencial. Inclusive, seria mais correto dizer, seu potencial é pouco utilizado por nós. O candelabro de Chizhevsky pode ser citado como uma implementação prática das possibilidades do campo elétrico. Mais cedo, em meados do século passado, a humanidade começou a explorar o espaço. Mas os cientistas tinham muitas questões não resolvidas. Um deles é o ar e seus componentes nocivos. O cientista soviético Chizhevsky, que ao mesmo tempo estava interessado na energia característica do campo elétrico, assumiu a solução desse problema. E deve-se notar que ele teve um desenvolvimento muito bom. Este dispositivo foi baseado na técnica de criar fluxos de ar aeroiônicos devido a pequenas descargas. Mas, no âmbito do artigo, estamos interessados não tanto no dispositivo em si, mas no princípio de seu funcionamento. O fato é que, para o funcionamento do lustre Chizhevsky, não foi usada uma fonte de energia estacionária, mas um campo elétrico! Capacitores especiais foram usados para concentrar a energia. A característica energética do campo elétrico do ambiente influenciou significativamente no sucesso do dispositivo. Ou seja, este dispositivo foi desenvolvido especificamente para naves espaciais, que são literalmente abarrotadas de eletrônicos. Foi alimentado pelos resultados das atividades de outros dispositivos conectados a fontes de energia constantes. Deve-se notar que a direção não foi abandonada, e a possibilidade de tirar energia do campo elétrico está sendo investigada agora. Verdade,Deve-se notar que ainda não foram alcançados progressos significativos. Também é necessário observar a escala relativamente pequena das pesquisas em andamento e o fato de que a maioria delas são realizadas por inventores voluntários.
Quais são as características dos campos elétricos afetados por?
Por que estudá-los? Como mencionado anteriormente, as características de um campo elétrico são força, tensão e potencial. Na vida de uma pessoa comum comum, esses parâmetros não podem se orgulhar de influência significativa. Mas quando surgem dúvidas de que algo grande e complexo deve ser feito, não considerá-las é um luxo. O fato é que um número excessivo de campos eletrônicos (ou sua força excessiva) leva a interferências na transmissão de sinais pelos equipamentos. Isso leva à distorção da informação transmitida. Deve-se notar que este não é o único problema deste tipo. Além do ruído branco da tecnologia, campos eletrônicos excessivamente fortes também podem afetar negativamente o funcionamento do corpo humano. Deve-se notar que uma pequena ionização da sala ainda é considerada uma bênção, pois contribui para a deposição de poeira nas superfícies de uma habitação humana. Mas se você observar quantos equipamentos de todos os tipos (geladeiras, TVs, caldeiras, telefones, sistemas de energia e assim por diante) estão em nossas casas, podemos concluir que, infelizmente, isso não é bom para nossa saúde. Deve-se notar que as baixas características dos campos elétricos quase não nos prejudicam, pois paraA humanidade há muito está acostumada à radiação cósmica. Mas é difícil dizer sobre eletrônica. Claro, não será possível recusar tudo isso, mas é possível minimizar com sucesso o impacto negativo dos campos elétricos no corpo humano. Para isso, aliás, basta aplicar os princípios do uso eficiente da tecnologia da energia, que preveem a minimização do tempo de operação dos mecanismos.
Conclusão
Examinamos qual grandeza física é característica do campo elétrico, onde o que é utilizado, qual o potencial de evolução e sua aplicação na vida cotidiana. Mas ainda assim gostaria de acrescentar algumas palavras finais sobre o tema. Deve-se notar que um grande número de pessoas estava interessado neles. Um dos vestígios mais visíveis da história foi deixado pelo famoso inventor sérvio Nikola Tesla. Nisso, ele conseguiu obter um sucesso considerável na implementação de seus planos, mas, infelizmente, não em termos de eficiência energética. Portanto, se há vontade de trabalhar nessa direção, há muitas oportunidades não descobertas.
