Elektrisch veld

Het elektrische veld is een van de theoretische concepten die de verschijnselen van interactie tussen geladen lichamen verklaren. De substantie kan niet worden aangeraakt, maar men kan het bestaan ​​bewijzen, wat werd gedaan in de loop van honderden veldexperimenten.

Wisselwerking van geladen lichamen

Vroeger beschouwden ze verouderde theorieën als utopieën, terwijl de mannen van de wetenschap helemaal niet dom zijn. Vandaag Franklin's leer over elektrische vloeistof, de prominente fysicus Epinus, is belachelijk, gewijd een hele verhandeling. De wet van Coulomb werd experimenteel ontdekt op basis van torsiegewichten, Georg Om gebruikte vergelijkbare methoden voor het afleiden van de bekende vergelijking voor een kettingsegment. Maar wat ligt hierachter?

Ze moeten toegeven dat het elektrische veld gewoon een andere theorie is, niet minder dan een franklin-vloeistof. Tegenwoordig zijn er twee feiten over substantie:

1. Er bestaat een constant elektrisch veld rond een geladen lichaam. Er zijn twee tekenen van deeltjes, objecten kunnen aantrekken, afstoten. Ze worden op school onderwezen, het heeft geen zin om de kwestie verder te bespreken. De veldsterkte geeft aan in welke richting de kracht zal werken op een positief geladen deeltje - daarom is het een vectorgrootheid. Het lichaam is omgeven door gelijkwaardigheidslijnen, op elk punt waarvan de richting uniek is. Voor een punt lading divergeren stralen naar de zijkanten. De richting wordt bepaald door het teken: de vectoren neigen weg van het positieve.
   instagram viewer
   

   Elektrische veldlijnen

2. Het elektrische veld varieert in tijd en ruimte. Volgens de vergelijkingen van Maxwell genereert het een magnetisch exemplaar, beschreven door een soortgelijke wet. De vectoren van de velden liggen in onderling loodrechte vlakken, ze bestaan ​​in een hechte relatie. Elektromagnetische golf, vaak gebruikt in het dagelijks leven, technologie voor het verzenden van informatie door de lucht.

De vermelde feiten legden de basis voor het moderne begrip van interacties in de natuur en vormen de ruggengraat van de theorie van nauwe interactie. In aanvulling op haar wetenschappers naar voren andere veronderstellingen over de essentie van het waargenomen fenomeen. De theorie van korteafstandsactie impliceert een ogenblikkelijke verspreiding van macht zonder de deelname van de ether. Omdat fenomenen moeilijker aan te raken zijn dan het elektrische veld, hebben veel filosofen dergelijke zienswijzen idealistisch genoemd. In ons land werden ze met succes bekritiseerd door de Sovjetautoriteiten, omdat, zoals je weet, de bolsjewieken God niet leuk vonden, pikte bij elke gelegenheid het idee van het bestaan ​​van iets "afhankelijk van onze ideeën en acties"( onderzoek van de supercapaciteiten van Juna).

Franklin verklaarde de positieve, negatieve ladingen van lichamen met een teveel aan, ontoereikendheid van elektrische vloeistof.

Kenmerken van het elektrische veld

Het elektrische veld wordt beschreven door een vectorhoeveelheid - intensiteit. Een pijl waarvan de richting samenvalt met de kracht die werkt op een punt van een positieve eenheid, de lengte is evenredig met de modulus van de kracht. Natuurkundigen vinden het handig om het potentieel te gebruiken. De waarde is scalair, het is eenvoudiger om de temperatuur als voorbeeld voor te stellen: op elk punt in de ruimte enige waarde. Onder de elektrische potentiaal begrijpt u het werk dat wordt gedaan om een ​​enkele lading te verplaatsen van een punt met nulpotentiaal naar een bepaald punt.

Het veld beschreven door de hierboven aangegeven methode wordt irrotatie genoemd. Soms aangeduid als potentieel. De functie van de elektrische veldpotentiaal is continu en verandert soepel langs de lengte van de ruimte. Als een resultaat selecteren we punten met hetzelfde potentieel, vouwoppervlakken. Voor een enkele lading, de bol: verder object, zwakker veld( wet van Coulomb).Oppervlakken worden equipotentiaal genoemd.

Om de Maxwell-vergelijkingen te begrijpen, moet u het idee krijgen van verschillende kenmerken van een vectorveld:

• De gradiënt van de elektrische potentiaal wordt een vector genoemd, de richting valt samen met de snelste groei van de veldparameter. De waarde is groter, hoe sneller de waarde verandert. Een gradiënt van een kleinere potentiële waarde naar een grotere wordt gericht:

1. De gradiënt staat loodrecht op het equipotentiaaloppervlak.
2. Hoe groter de gradiënt, des te dichter de locatie van de equipotentiaaloppervlakken die van elkaar verschillen door een gegeven hoeveelheid potentiaal van het elektrische veld.
3. De potentiële gradiënt, genomen met het tegenovergestelde teken, is de elektrische veldsterkte.

• Divergentie is een scalaire waarde die is berekend voor de elektrische veldsterktevector. Het is een analoog van de gradiënt( voor vectoren), toont de snelheid van verandering van grootte. De behoefte aan de introductie van extra kenmerken: het vectorveld is verstoken van een verloop. Daarom is een bepaald analoog nodig voor de beschrijving - divergentie. De parameter in de wiskundige notatie is vergelijkbaar met het verloop, aangeduid met de Griekse letter nabla, wordt gebruikt voor vectorgrootheden.
• De rotor van een vectorveld wordt een swirl genoemd. Fysiek is de waarde nul bij een uniforme verandering van de parameter. Als de rotor niet nul is, verschijnen er gesloten bochten van lijnen. In potentiële velden van puntladingen is er per definitie geen werveling. Niet noodzakelijk zijn de spanningslijnen in dit geval eenvoudig. Wissel gewoon soepel, zonder een wervelwind te vormen. Een veld met een rotor die niet nul is, wordt vaak een solenoïdeveld genoemd. Vaak gebruikt synoniem - vortex.
• De totale flux van een vector wordt weergegeven door de integraal over het oppervlak van het product van de elektrische veldintensiteit over een elementair gebied. De limiet van grootte als de capaciteit van het lichaam neigt naar nul is de veldafwijking. Het concept van de limiet wordt bestudeerd door de hogere klassen van de middelbare school, de student kan een idee voor discussie maken.

Maxwell's vergelijkingen beschrijven een in de tijd variërend elektrisch veld en laten zien dat in dergelijke gevallen een golf optreedt. Het wordt beschouwd als een van de formules die de afwezigheid in de aard van geïsoleerde magnetische ladingen( polen) aangeeft. Soms ontmoeten we in de literatuur een speciale operator - de Laplacian. Het wordt aangeduid als vierkante nabla, berekend voor vectorgrootheden, vertegenwoordigt de gradiënt van de veldgradiënt.

Met behulp van deze grootheden berekenen wiskundigen en natuurkundigen elektrische en magnetische velden. Het is bijvoorbeeld bewezen: een scalair potentieel kan alleen op een irrotationeel veld liggen( puntladingen).Andere axioma's zijn uitgevonden. Het rotaveld van de rotor heeft geen divergentie.

Dergelijke axioma's zijn gemakkelijk te nemen als basis voor het beschrijven van de processen die plaatsvinden in bestaande bestaande apparaten. Antizwaartekracht, perpetuum mobile zou een goede hulp zijn voor de economie. Als niemand erin is geslaagd de theorie van Einstein in de praktijk te brengen, worden de ontwikkelingen van Nikola Tesla door liefhebbers onderzocht. Ontbrekende rotor, divergentie.

Een korte geschiedenis van de ontwikkeling van het elektrisch veld

• De eerste mijlpaal is de introductie van het begrip potentieel voor de wetenschap. De parameter in de theorie van elektriciteit karakteriseert de veldsterkte. De grote astronoom introduceerde potentieel in relatie tot hememechanica in 1773.
• In 1785 ontleende Coulomb met torsiegewichten empirisch de wet van interactie tussen elektrische ladingen.
• In 1812 associeerde Poisson het begrip potentieel met elektrische en magnetische verschijnselen.
• In 1819 toonde Oersted empirisch: een magnetische naald kan worden afgebogen door een stroom die door een geleider stroomt( zie Magnetische inductie), waardoor er een cirkelvormig elektrisch veld van constante intensiteit omheen ontstaat.
• 1827 - Georg Om heeft een wet afgeleid met betrekking tot de grootten van spanning en stroom door de weerstand van een deel van een circuit. Het effect van het veld op de magnetische naald werd gebruikt. De resulterende kracht werd gemeten met behulp van een torsiebalans.
  

  Georg Om

• In 1831 publiceert M. Faraday werken over elektromagnetisme, die de onderlinge verbinding van twee heterogene velden tonen, verklaart de praktische kant van het probleem( elektromotor).Faraday behandelde bijna tien jaar lang de vragen, maar durfde de hoofdlijn niet te publiceren, gestopt door kritiek van zijn mentor Davy, die het idee van plagiaat overwoog( zie Wikipedia).De opvattingen van de wetenschapper vonden een warm antwoord in de harten van de materialisten. Volgens M. Faraday plant het veld zich voort met een eindige snelheid in de ether( de snelheid van het licht bekend uit de natuurkunde).
• De Lenz-regel, afgeleid in 1833, leidde tot de ontdekking in 1838 van de omkeerbaarheid van elektrische machines( van werk naar energieopwekking).
• In de tweede helft van de 19e eeuw werden meeteenheden voor magnetische en elektrische velden geïntroduceerd( Tesla verscheen in de tweede helft van de twintigste eeuw toen het SI-systeem van eenheden werd goedgekeurd).
• In 1973 legde Maxwell voor het eerst de theorie uit in het traktaat over elektriciteit en magnetisme van de relatie van elektrische, magnetische velden, ondersteund door vergelijkingen.

De formulering van de theorie werd gevolgd door tal van werken over de toepassing van elektrische en elektromagnetische velden in de praktijk, waarvan de meest beroemde in Rusland de ervaring van Popov in het doorgeven van informatie door de lucht beschouwen. Er ontstonden een aantal vragen. De slanke theorie van Maxwell kan de verschijnselen die worden waargenomen tijdens het passeren van elektromagnetische golven door geïoniseerde media niet verklaren. Planck suggereerde dat stralingsenergie wordt uitgestraald in afgemeten porties, later quanta genoemd. De diffractie van individuele elektronen, zo vriendelijk aangetoond door Youtube in de Engelse versie, werd in 1949 ontdekt door Sovjetfysici. Het deeltje toonde tegelijkertijd golfeigenschappen.

Dit vertelt ons dat het moderne idee van een constant en wisselend elektrisch veld verre van perfect is. Veel mensen kennen Einstein, ze zijn machteloos om uit te leggen wat een natuurkundige heeft ontdekt. De relativiteitstheorie van 1915 bindt elektrische, magnetische velden en blauwe plekken. Toegegeven, de formules in de vorm van een wet werden niet gepresenteerd. Tegenwoordig is het bekend: er bewegen deeltjes sneller, licht verspreidt zich. Nog een steen in de tuin.

-systemen van eenheden hebben een permanente verandering ondergaan. De oorspronkelijk geïntroduceerde GHS, gebaseerd op Gauss-praktijken, is niet handig. De eerste letters geven de basiseenheden aan: centimeter, gram, seconde. Elromagnetische hoeveelheden worden in 1874 door Maxwell en Thomson aan de GHS toegevoegd. De USSR begon het ISS te gebruiken in 1948( meter, kilogram, seconde).Het einde van de veldslagen werd in de jaren zestig gelegd door de introductie van het SI-systeem( GOST 9867), waarbij de elektrische veldsterkte wordt gemeten in V / m.

Gebruik van het elektrische veld

De accumulatie van elektrische lading vindt plaats in condensatoren. Dientengevolge wordt een veld gevormd tussen de platen. Omdat de capaciteit rechtstreeks afhangt van de grootte van de intensiteitsvector, is de ruimte gevuld met een diëlektricum om de parameter te vergroten.

Indirect worden elektrische velden gebruikt door kinescopen, Tsjizjevski-kroonluchters, het roosterpotentiaal bestuurt de beweging van de stralen van elektronenbuizen. Ondanks het ontbreken van een coherente theorie liggen elektrische veldeffecten ten grondslag aan veel afbeeldingen.