naf-st.ru naf-st.ru naf-st.ru naf-st.ru
 
Поиск по сайту
 

Электрическое поле


дипломы,диссертации,курсовые,контрольные,рефераты,отчеты  на заказ
С чего все начиналось К содержанию Электрон. Что это такое?
Page copy protected against web site content infringement by Copyscape

Сейчас придется немного напрячь фантазию. Представьте себе пустоту. Представили? Нет. А как ее представить, что такое пустота? Ну тогда, попробуем так. Возьмем, ну, например, стеклянную бутылку. Почему стеклянную? Ответ чуть позже. Итак, бутылка, можно из-под "зеленого змия", только чистая. Теперь выкачаем из нее весь воздух. Что осталось в бутылке? Правильно, ничего там не осталось. Короче, пустота. Хотя с другой стороны, в этой пустоте время идет, можно измерить расстояние. Поэтому ученые говорят не пустота, а физический вакуум. Будем считать, что в нашей бутылке из-под "зеленого змия", когда из нее выкачать весь воздух, остается только вакуум.

Теперь вспомним предыдущую страницу, а именно про Кулона. Возьмем в руки его количество электричества и залезем в бутылку. Сама бутылка нас не интересует. Нас интересует то, что в ней находится, а конкретно - вакуум. Естественно, лезем мысленно, напрягая фантазию. В общем, залезли. Итого: мы с количеством электричества в руках в вакууме. И ничего не происходит. Ни к чему это электричество не притягивается, ни от чего не отталкивается. Тупо стоим в вакууме с пресловутым количеством электричества. Может к стенке бутылки "прилепить"? Так ведь нас не бутылка интересует, а вакуум, находящийся в ней! Короче, вылезаем и вспоминаем, что Кулон говорил - чтобы выявить электрическую силу нужно два количества электричества!

Ну два, так два. Попробуем по-другому. Натрем изнутри стеклянное дно бутылки шерстяной тканью. Снова берем в руки количество электричества и залезаем в бутылку. Во-о! Чувствуете, как из рук вырывается. Если вы взяли стекляное (положительное) количество электричества, то оно от донышка отталкивается, если смоляное (отрицательное) - то притягивается. Причем, куда ни шагни, везде из рук вырывается. Именно в том месте, где вы стоите.

И что получается, вакуум бывает разный? Если дно наэлектризовано, то вакуум один, если ненаэлектризовано - другой. Да нет же, просто дно бутылки действует на количество электричества на расстоянии. А что значит: действует на расстоянии? В бутылке только вы и количество электричества в руках. И чувствуете, как оно вырывается из рук. Именно там, где стоите. А если в другое место отойти, то там тоже вырывается, да с такой же силой. Дно где-то там. Стало быть, действует на ваше количество электричества то, что вас окружает - т.е. вакуум. А если вы не знали, что дно бутылки натерто шерстью?

Проведем еще один мысленный эксперимент. Возьмем в бутылку еще кого-нибудь, например, приятеля (или подругу). У вас в руках все то же количество электричества, а ваш соучастник по дну бутылки рукой проведет, так сказать, снимет заряд со дна бутылки. Ну вот, снял ваш соучастник заряд и количество электричества из рук вырываться перестало. Перестало, да не сразу!

Про Альберта Эйнштейна знают многие. Так вот, он утверждал, что всякое взаимодействие в вакууме не может распространяться быстрее, чем со скоростью света. В дальнейшем все это было доказано многими опытами. И вот что у нас получилось: мы залезли в бутылку, представим, что до дна бутылки один метр, количество электричества из рук вырывается, наш соучастник снимает заряд со дна бутылки, но количество электричества из рук перестает вырываться не сразу, ведь взаимодействие между нашим количеством электричества и дном бутылки распространяется не более, чем со скоростью света, т.е. 300 000 000 метров в секунду. Т.е., количество электричества перестанет из рук вырываться приблизительно через 1/300 000 000 сек (одну трехсотмиллионную долю секунды).

Промежуток времени ничтожен, но дело не в этом. Суть в том, что в течении этой трехсотмиллионной доли секунды заряда на дне уже не было, а количество электричества из рук вырывалось. Вывод: действовало на количество электричества не заряженное дно бутылки, а окружающее пространство, а точнее, нечто, что находилось в этом пространстве. Вот это нечто, что тянет из рук количество электричества с определенной силой в определенном направлении называется электрическим полем.

Получается, что если где-то имеется заряд, то пространство вокруг заряда заполняется электрическим полем. Ахтунг! поле, с одной стороны, зависит от заряда, но с другой стороны, оно само по себе. Вспомните про третий опыт.

Что же такое "количество электричества"? А то, значит, таскаем мы его, то в бутылку, то из бутылки... В законе Кулона сказано, что два количества электричества действуют друг на друга (отталкиваются или притягиваются) с силой, прямо пропорциональной произведению этих количеств и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Если два одинаковых количества электричества, расположенных друг от друга на расстоянии один сантиметр, притягиваются или отталкиваются с силой в одну дину, то каждое такое количество электричества будет приниматься за одну единицу. Так и говорят: "единица количества электричества", или "единица измерения электрического заряда".

Вспомним еще разок, как мы в бутылку залазили с количеством электричества и натертым (наэлектризованным) дном. Так вот, представим, что в руках у нас было количество электричества, равное точно одной единице. Силу, которая действовала на нашу единицу количества электричества, будем называть напряженностью поля.

Напряженность поля - это сила, действующая на единицу количества электричества. Эта сила имеет не только величину, но и направление. Помните, если в руках отрицательное количество электричества, то заряд ко дну тянется, если же положительное, то отталкивается.

Ну а сейчас опять залезем в бутылку, возьмем с собой ровно одну единицу положительного количества электричества. По совету Кулона, мысленно сосредоточим в одной точке некоторое количество электричества q. Куда бы мы ни шагнули, на нашу единицу количества электричества будет действовать сила, прямо пропорциональная заряду q и обратно пропорциональная квадрату расстояния от той единицы количества электричества, что у нас в руках, до той точки, где мы мысленно сосредоточили количество электричества q. Если мы мысленно сосредоточили отрицательное количество электричества q, то сила будет направлена к этой точке, если сосредоточили положительное количество электричества - сила будет направлена от этой точки.

Другими словами, вокруг точечного электрического заряда образуется электрическое поле. В каждой точке этого поля имеется напряженность, которая равна по величине количеству заряда, поделенному на квадрат расстояния от точки, где сосредоточен заряд, до данной точки.

Если же в электрическое поле внести не единичный заряд, а некоторый другой, например, q', то и сила, на него действующая, будет соответственно в q' раз больше. При этом, если заряд q' положительный, то сила будет направлена в ту же сторону, что и напряженность поля, ну а если заряд q' отрицательный, то сила будет направлена в противоположную сторону.

Вывод: если в данной точке поля мысленно сосредоточить электрический заряд произвольной величины q', то напряженность поля в этой точке численно равна силе, действующей на этот заряд, поделенной на величину заряда.

А теперь представим поле, в котором мы таскали заряд. Допустим, в каждой точке мы измерили напряженность. Посмотрите на рисунок:


Точки, в которых измерена напряженность поля

Рис. 1 - Точки, в которых измерена напряженность поля

Из каждой точки проведем стрелку. Длина стрелки будет пропорциональна величине напряженности, а направление - туда же, куда и напряженность.


Направление напряженности поля в измеренных точках

Рис. 2 - Направление напряженности поля в измеренных точках

Теперь соединим точки линиями таким образом, чтобы в каждой точке, через которую проходит линия, направление линии совпало с направлением стрелки, т.е. напряженности. Другими словами, в каждой точке стрелка, изображающая напряженность поля, должна быть касательной к линии. Такие линии принято называть силовыми линиями или линиями электрического поля


Силовые линии электрического поля

Рис. 3 - Силовые линии электрического поля

Чтобы стало понятно, вспомним еще раз, что если где-то имеется заряд, то пространство вокруг заряда заполняется электрическим полем. Соответственно, если заряд отрицательный, то сила направлена к заряду, если заряд положительный - от заряда. А эта самая сила называется напряженность.


Силовые линии положительного и отрицательного зарядов

Рис. 4 - Силовые линии положительного и отрицательного зарядов

Ну а если мы возьмем два разноименных (положительный и отрицательный) заряда и расположим их на некотором расстоянии, то получится вот такая картина:


Силовые линии поля при взаимодействии двух разноименных зарядов

Рис. 5 - Силовые линии поля при взаимодействии двух разноименных зарядов

Кстати, такая конструкция называется электрический диполь - система из двух одинаковых по модулю зарядов разного знака, расположенных на некотором расстоянии.

На самом же деле, никаких силовых линий в реальном электрическом поле нет - это всего лишь удобная иллюстрация электрического поля, с помощью которой можно изучить и понять некоторые его свойства.

Page copy protected against web site content infringement by Copyscape
С чего все начиналось К содержанию Электрон. Что это такое?
Новости:




 

copyright © 2003-2017 naf-st.ru, info@naf-st.ru
При полном, либо частичном цитировании материалов сайта naf-st.ru ссылка (для интернет изданий гиперссылка) обязательна!!! Будьте взаимовежливы!

Хостинг «Джино»
Карта сайта
Поиск по сайту
Помощь
Новости
Обратная связь
Карта сайта
Поиск по сайту
Помощь
Новости
Обратная связь