Diëlektrica en geleiders in een elektrisch veld - het thema van het artikel. Hieronder volgen de fysische processen die zich binnen en buiten het lichaam. Geadviseerd om de beoordelingen op het onderwerp van elektrische potentiaal en de spanning te lezen.
Elektriciteit en magnetisme
Elektriciteit is bekend sinds de oudheid, maar de andere informatie in aanvulling op de erkenning van het bestaan van het fenomeen niet leidt. We leerden alleen dat de statische wrijving is het mogelijk om te verkrijgen, en de zaak tot stilstand gekomen. Het is moeilijk om te zeggen dat in het openbaar voor, maar geologen geloven dat magnetisme is bekend dat mensen sinds minstens de V eeuw voor Christus. Bevindingen wijzen erop dat de gemagnetiseerde rotsblokken gebruikt voor het onbekende in het moderne Turkije.
Het is bekend dat de systematisering van gegevens over magnetisme eerder begon. De pionier was nu bekend, dankzij een enkel document, Peregrine. In 1269 schrijft hij een manuscript waarin hij en gesystematiseerde gegevens op magneten, een werkwijze voorgesteld ter oriëntatie in de ruimtevaart. Van het Latijnse "Peregrinus", "Pilgrim" - de reiziger. Al in de eerste eeuw na Christus magneet eigenschap wordt actief misbruikt door Chinese zeelieden. Peregrine ontleed een aantal eigenschappen:
- De magneet bevindt zich altijd in de richting van noord naar zuid. Daarom vindt de twee polen. Dezelfde naam afstoten en tegengesteld aan te trekken.
- Als de magneet breken in tweeën, resulteert in twee volledig gescheiden fragment met de volledige eigenschappen van het origineel. Get pole individueel met eenvoudige middelen zal niet werken.
Met betrekking tot elektriciteit, fysica geven absolute prioriteit aan Gilbert. Deze man creëerde een verhandeling, waar hij verzameld en gesystematiseerd de beschikbare gegevens, veel experimenteren op hun eigen. Gilbert, toevallig bezig met de vergelijking van magnetisme en elektriciteit. 1600 dacht dat niemand over de relatie van de materie en had niets te bewijzen. Gilbert vond dat de stroom - in zijn begrip - wordt beschouwd als een zwak bestanddeel: de lading gemakkelijk weggespoeld met water, gezeefd en gekenmerkt door een kleine kracht van interactie. Voor de theorie en de toekomstige generaties een belangrijke observatie:
- Magnetische bal uit het erts - Gilbert noemde hem Terrell - gedraagt zich als een grond met het gevoel van de actie op het kompas.
- Elektrische interactie propageert recht. Derhalve Gilbert als eerste juist kenmerk de veldlijnen.
Het duurde twee eeuwen aan de mensheid, om een soortgelijk effect in de draad met de stroom te vinden. Het bovenstaande leidt tot de conclusie dat de studies werden belemmerd, in aanvulling op de Inquisitie, het gebrek aan elektriciteit generator - er is niets om experimenten uit te voeren. Rub amber haar vervelend en inefficiënt. Hilbert afbeelding (zie. Fig.) Gevraagd onderzoekers om de structuur van de krachtlijnen in de toekomst hulp bestuderen om het gedrag van de diëlektrica en geleiders in een magnetisch veld uit te leggen.
Gilbert wordt gecrediteerd met de eerste systematisering van materialen. Hij was op zoek naar een stof die de mogelijkheid om elektrificatie werd verschillende lijsten. In de laatste les kreeg de meeste metalen, de eerste - diëlektrica. Vandaag de dag heeft zij vastgesteld dat de statische lading is het mogelijk om vrijwel elk lichaam verspreiden. Maar wrijving verwerven ongewone eigenschappen voordelige Diëlektrica. Zo Gilbert eerste gesystematiseerd materialen, hoewel op het moment in 1600 was niet in staat om bevredigende verklaring te geven.
Men gaat ervan uit dat de eerste elektrostatische generator uitgevonden door Otto von Guericke. Zwavel draaiende bal spoorlijn ingewreven met de handpalmen waarnemen vonk elektrische ontlading. Gericke gevonden herverdeling van statische elektriciteit op het oppervlak van verschillende instanties. Op basis van de vastgestelde generator begon te experimenteren, naar het midden van de achttiende eeuw materialen werden verdeeld in klassen (geleiders en isolatoren) en het teken van de lading van de resulterende wrijving. Er was een harsachtige (negatief) en het glas (positieve) elektriciteit.
Verdere experimenten mogelijk gemaakt door het gebruik van de torsie balans (op een dunne draad) om de wet van aantrekking en afstoting tussen de kosten vast te stellen. Het maakte Charles Coulomb. Hij beschreef de interactie kracht te kwantificeren, bevestigde de aanname van lineariteit Hilbert krachtlijnen van elektrische ladingen. Het duurde bijna twee eeuwen. Coulomb wet konden de wetenschappers om de eerste verklaring over het gedrag van diëlektrica en geleiders in een elektrisch veld te geven. Zelfs dan presenteert een merkwaardige apparaat in staat van verrassing en een scepticus ...
Elektroforus
Indien het gedrag van diëlektrica in een elektrisch veld lang bleef onontdekt wijten Metals Volta meer geleerd over elektriciteit en later was in staat om de beroemde galvanische bron uitvinden macht. We hebben het over elektroforuse. Het apparaat is niet in Rusland erg bekend, en beroerden de hoofden van de westerse geleerden, die nu dienst doet als een onmisbaar element van de activiteiten van de leerlingen. Het apparaat is nu tonen (en bewijzen), beide geleiders zich in een elektrisch veld.
Elektroforus - statische generator met handmatige reset, metaaldruk vast formaat is de beste manier om de statische elektriciteit te tonen. Stel dat de ronde substraat van hout gelijmd dunste rubber. Volta dat een dik stuk vertoont inferieure eigenschappen. Maar hij kon de reden niet uit te leggen. In de oude tijden mensen niet weten dat de isolatoren hebben de mogelijkheid om energie van het elektrische veld op te slaan in de interne structuur. Het principe wordt nu gebruikt in de meeste condensatoren.
Een dun stuk minder energieveld opgenomen en op het oppervlak in de vorm van lading. Wrijving snel op peil gebracht. Dit feit wees Volta. Vereiste band wrijven. Volta deed dit goed stuk van wol gedurende enkele minuten.
Het uiteindelijke slagontwerp gepresenteerd dunne metalen plaat volledig bedekt rubber. De dikte wordt gekozen minder dan de eigenschappen van de geleider in het elektrische veld verschenen helderder. Wat gebeurde er in elektroforuse:
- Operator gewreven rubber tot de vorming van een dichte elektron statische lading.
- Ik maakte wol en vallen op de top van de metalen schijf.
- Conductor geëlektrificeerd invloed. Omdat de oppervlakteruwheid van de contactpunten kleine uitgeoefend wordt bodemschotel positief geladen. Dit wordt veroorzaakt door de uitstroom van elektronen uitgestoten bovenste veld (zie. hieronder).
- Vervolgens de operator kort aarden van het bovenste gedeelte van de schijf een lichte aanraking en het oppervlak verbreken.
- Aan de onderkant van het metaal "printing" static bleef vrij positieve lading.
De ervaring werd herhaald tientallen keren. Getuigen zeggen over de honderden, en Volta zei dat "moeilijk om zich te ontdoen van de vloeistof rubber" en bood aan om het zonlicht, kaarsvlam, en andere krachtige tools te doen. Om te begrijpen hoe het werkt elektroforus, moet je een goed begrip van het gedrag van een leider hebben in een elektrisch veld.
Gedrag geleider een elektrisch veld
Deling door geleiders, halfgeleiders en isolatoren voorwaardelijk. Geen duidelijke grens gradatie door bepaalde stoffen geleidbaarheid uitgevoerd. Geleiders goed geleidend, diëlektrische vrijwel geen genoemde kwaliteit.
Neem bijvoorbeeld een uniform veld met rechte en onderling evenwijdige krachtlijnen, zoals in de meeste natuurkundeleerboeken. Geplaatst in een gebied metaal begint te statisch geladen zoals hierboven beschreven. Betekenis: spanning lijnen gaan in de richting waarin u wilt een positieve lading te verplaatsen - dus besloten om Franklin. Maar de elektronen negatief zijn, zwemmen tegen de stroom in.
Dientengevolge, het geleiderpatroon van de veldbron overmaat accumuleert dragers met negatief voorteken. Een metalen uiteinde tegenover positief. De werkwijze is als volgt:
- Veld dringt het metaal.
- Explorer is vol van vrije ladingsdragers bewegen langs de veldlijnen.
- Herverdelingsproces gaat totdat de juiste gebied elektronenbanen en vrije atomen balanceert de externe impact.
- Dit constant elektrisch veldeffect is uitgeput.
Wat gebeurt er als de veldsterkte is niet constant in de tijd? Stel dat op het oppervlak van de invallende elektromagnetische golf, waardoor de afwisselende beweging van de elektronen in beide richtingen, waardoor een reactie elektromagnetische golf. Dus, de dirigent heeft een afscherming eigenschappen. Alleen van invloed op de helft van het is bewezen in de theorie van de dynamiek van de voortplanting. Een volledige afscherming worden, is het vereist om metaal te aarden. Wat gebeurt er in de praktijk.
diëlektrische gedrag in een elektrisch veld
Samenhangende theorie over het gedrag van diëlektrica in een elektrisch veld vandaag niet. Natuurkundigen verklaren wat er gebeurt als volgt: in de dikke stoffen aanwezig dipolen gevormd door de complexe structuur van het polymeer of amorf. Grootte structuren ligt op het gebied van nanotechnologie. Moleculen bezitten elastische eigenschappen, doordringen in het gebied leidt dienovereenkomstig. Het positieve deel wordt verplaatst in de richting van het veld en de negatieve - tegen.
De diëlektrische veld staat energie op te slaan. Het wordt gebruikt in condensatoren. Er wordt aangetoond dat de capaciteit wordt vergroot het aantal keren gelijk aan de permittiviteit van materiaal tussen de elektroden (lucht en vacuüm is 1). We zullen beschrijven wat er gebeurt:
- De condensator kan opladen slechts tot het niveau van de aangelegde spanning.
- Tussen de platen wordt een veld. De intensiteit wordt berekend door het verschil in elektrische potentiaal.
- Het veld werkt op de isolator. Dipolen in begin wordt geleid teneinde het spanningsveld gemakkelijk los.
- Hierdoor wordt de spanning over de platen verminderd, het laadproces wordt gestart, totdat de grens van het type diëlektricum bepaald. We hebben het over de doorlaatbaarheid van de stof.
Diëlektrica in de vrije staat hebben geuit lading, dit effect wordt polarisatie genoemd - het creëren van het veld. De rotatie van de dipolen wordt beschouwd als een mechanisme dat zich manifesteert onder externe beïnvloeding. Ten tweede, de basiskosten naast elkaar beginnen te drijven. Dipool uitgerekt. elastische krachten maken bijdrage aan het vakgebied van energieopslag van het diëlektricum.
Statische lading op het materiaal kan niet worden toegepast beïnvloeden. Ze zijn goed geëlektrificeerd door wrijving en aanraking. Wat ingenieurs zich bewust zijn van de olie-industrie. Massa neemt poging om de elektrificatie van de brandstof te voorkomen, wat resulteert in een explosieve situatie. Het wordt vergemakkelijkt doordat de lading heeft de neiging om te verblijven op het oppervlak van de stof. En speciale kammen eenvoudig uit te voeren neutralisatie. Ze geven aan oliestroombaan en verwijderd van de aardingsplaat overladen.
