Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Направление напряженности


Как определить направление вектора напряженности

Заряженные тела могут влиять друг на друга без соприкосновения через электрическое поле. Поле, которое создается статичными электрическими частицами, именуется электростатическим.

Инструкция

1. Если в электрическое поле, создаваемое зарядом Q, разместить еще один заряд Q0, то оно будет влиять на него с определенной силой. Это колляция именуется напряженностью электрического поля E. Она представляет собой отношение силы F, с которое поле действует на правильный электрический заряд Q0 в определенной точке пространства, к значению этого заряда: E = F/Q0.

2. В зависимости от определенной точки пространства, значение напряженности поля E может меняться, что выражается формулой Е = Е (x, y, z, t). Следственно напряженность электрического поля относится к векторным физическим величинам.

3. От того что напряженность поля зависит от силой, действующей на точечный заряд, то вектор напряженности электрического поля E идентичен с вектором силы F. Согласно закону Кулона, сила, с которой взаимодействуют две заряженные частицы в вакууме, направлена по прямой линии, которая соединяет эти заряды.

4. Майкл Фарадей предложил наглядно изображать напряженность поля электрического заряда с поддержкой линий напряженности. Эти линии совпадают с вектором напряженности во всех точках по касательной. На чертежах их принято обозначать стрелками.

5. В том случае, если электрическое поле однородно и вектор его напряженности непрерывен по своему модулю и направлению, то линии напряженности параллельны с ним. Если электрическое поле создается правильно заряженным телом, линии напряженности направлены от него, а в случае с негативно заряженной частицей — по направлению к нему.

Для того дабы обнаружить напряженность электрического поля , внесите в него вестимый пробный заряд. Измерьте силу, которая действует на него со стороны поля и рассчитайте значение напряженности. Если электрическое поле создается точечным зарядом либо конденсатором, рассчитайте его по особым формулам.

Вам понадобится

  • электрометр, динамометр, вольтметр, линейку и транспортир.

Инструкция

1. Определение напряженности произвольного электрического поля Возьмите заряженное тело, размеры которого незначительны по сопоставлению размерами тела, генерирующего электрическое поле. Отлично подойдет заряженный металлический шар с малой массой. Измерьте величину его заряда электрометром и внесите в электрическое поле. Уравновесьте силу, действующую на заряд со стороны электрического поля динамометром и снимите с него показания в ньютонах. Позже этого значение силы, поделите на величину заряда в Кулонах (E=F/q). Итогом будет напряженность электрического поля в вольтах на метр.

2. Определение напряженности электрического поля точечного заряда Если электрическое поле генерируется зарядом, величина которого знаменита, для определения его напряженности в некоторой точке пространства удаленной от него, измерьте это расстояние между избранной точкой и зарядом в метрах. Позже этого величину заряда в Кулонах, поделите на измеренное расстояние, возведенное во вторую степень (q/r?). Полученный итог умножьте на показатель 9*10^9.

3. Определение напряженности электрического поля конденсатора Измерьте разность потенциалов (напряжение) между пластинами конденсатора. Для этого параллельно ним присоедините вольтметр, итог зафиксируйте в вольтах. После этого измерьте расстояние между этими пластинами в метрах. Поделите значение напряжения на расстояние между пластинами, итогом будет напряженность электрического поля . Если между пластинами размещен не воздух, определите диэлектрическую проницаемость данной среды и поделите итог не ее значение.

4. Определение электрического поля , сделанного несколькими поля ми Если поле в данной точке является итогом наложения нескольких электрических полей, обнаружьте векторную сумму значений этих полей, с учетом их направления (тезис суперпозиции полей). Если надобно обнаружить электрическое поле, образованное двумя поля ми, постройте их векторы в данной точке, измерьте угол между ними. После этого возведите всякое из их значений в квадрат, обнаружьте их сумму. Вычислите произведение значений напряженности полей, умножьте его на косинус угла, тот, что равен 180? минус угол между векторами напряженностей, а итог умножьте на 2. Позже этого от суммы квадратов напряженностей отнимите полученное число (E=E1?+E2?-2E1E2*Cos(180?-?)). При построении полей рассматривайте, что силовые линии выходят из правильных зарядов и входят в негативные.

Видео по теме

Объектами векторной алгебры являются отрезки прямой, имеющие направление и длину, называемую модулем. Дабы определить модуль вектора , следует извлечь квадратный корень из величины, представляющей собой сумму квадратов его проекций на координатные оси.

Инструкция

1. Векторы характеризуются двумя основными свойствами: длиной и направлением. Длина вектора именуется модулем либо нормой и представляет собой скалярное значение, расстояние от точки начала до точки конца. Оба свойства используются для графического изображения разных величин либо действий, скажем, физических сил, движения элементарных частиц и пр.

2. Местоположение вектора в двухмерном либо трехмерном пространстве не влияет на его свойства. Если перенести его в другое место, то изменятся лишь координаты его концов, впрочем модуль и направление останутся бывшими. Эта автономность разрешает применять средства векторной алгебры в разных вычислениях, скажем, определения углов между пространственными прямыми и плоскостями.

3. Весь вектор дозволено задать координатами его концов. Разглядим для начала двухмерное пространство: пускай предисловие вектора находится в точке А (1, -3), а конец – в точке В (4, -5). Дабы обнаружить их проекции, опустите перпендикуляры на ось абсцисс и ординат.

4. Определите проекции самого вектора , которые дозволено вычислить по формуле:АВх = (xb — xa) = 3;ABy = (yb — ya) = -2, где:ABx и ABy – проекции вектора на оси Ох и Оу;xa и xb – абсциссы точек А и В;ya и yb – соответствующие ординаты.

5. В графическом изображении вы увидите прямоугольный треугольник, образованный катетами с длинами, равными проекциям вектора . Гипотенузой треугольника является величина, которую необходимо вычислить, т.е. модуль вектора . Примените теорему Пифагора:|АВ|? = ABx? + ABy? ? |AB| = ?((xb — xa)? + (yb – ya)?) = ?13.

6. Видимо, что для трехмерного пространства формула усложняется путем добавления третьей координаты – аппликат zb и za для концов вектора :|AB| = ?((xb — xa)? + (yb – ya)? + (zb — za)?).

7. Пускай в рассмотренном примере za = 3, zb = 8, тогда:zb – za = 5;|AB| = ?(9 + 4 + 25) = ?38.

Видео по теме

Для того дабы определить модуль точечных зарядов идентичной величины, измерьте силу их взаимодействия и расстояние между ними и произведите расчет. Если же необходимо обнаружить модуль заряда отдельных точечных тел, вносите их в электрическое поле с вестимой напряженностью и измеряйте силу, с которой поле действует на эти заряды.

Вам понадобится

  • — крутильные весы;
  • — линейка;
  • — калькулятор;
  • — измеритель электростатического поля.

Инструкция

1. Если есть два идентичных по модулю заряда, измерьте силу их взаимодействия при помощи крутильных весов Кулона, которые единовременно являются эмоциональным динамометром. Позже того, как заряды придут в баланс, и проволока весов скомпенсирует силу электрического взаимодействия, на шкале весов зафиксируйте значение этой силы. Позже этого при помощи линейки, штангенциркуля, либо по особой шкале на весах обнаружьте расстояние между этими зарядами. Рассматривайте, что разноименные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются. Силу измеряйте в Ньютонах, а расстояние в метрах.

2. Рассчитайте значение модуля одного точечного заряда q. Для этого силу F, с которой взаимодействуют два заряда, поделите на показатель 9•10^9. Из полученного итога извлеките квадратный корень. Итог умножьте на расстояние между зарядами r, q=r•?(F/9•10^9). Заряд получите в Кулонах.

3. Если заряды неодинаковые, то один из них должен быть предварительно знаменит. Силу взаимодействия знаменитого и неведомого заряда и расстояние между ними определите при помощи крутильных весов Кулона. Рассчитайте модуль неведомого заряда. Для этого силу взаимодействия зарядов F, поделите на произведение показателя 9•10^9 на модуль знаменитого заряда q0. Из получившегося числа извлеките квадратный корень и умножьте итог на расстояние между зарядами r; q1=r•?(F/(9•10^9•q2)).

4. Определите модуль незнакомого точечного заряда, внеся его в электростатическое поле. Если его напряженность в данной точке заблаговременно незнакома, внесите в нее датчик измерителя электростатического поля. Напряженность измеряйте в вольтах на метр. Внесите в точку с вестимой напряженностью заряд и с поддержкой эмоционального динамометра измерьте силу в Ньютонах, действующую на него. Определите модуль заряда, поделив значение силы F на напряженность электрического поля E; q=F/E.

Видео по теме

Обратите внимание! Вектор напряженности имеет лишь одно направление в всякой точке пространства, следственно линии напряженности никогда не пересекаются.

jprosto.ru

Указать направление вектора напряженности электрического поля, созданного в точке

Условие задачи:

Схема к условию задачиУказать направление вектора напряженности электрического поля, созданного в точке A двумя точечными положительными зарядами \(q_1\) и \(q_2\).

Задача №6.2.53 из «Сборника задач для подготовки к вступительным экзаменам по физике УГНТУ»

Решение задачи:

Схема к решению задачиВектор напряженности суммарного электрического поля \(E\), создаваемого зарядами \(q_1\) и \(q_2\), равен векторной сумме напряженностей полей \(E_1\) и \(E_2\), создаваемых этими зарядами.

Направление этих полей показано на схеме к решению. По правилу параллелограмма сумма векторов \(\overrightarrow {{E_1}}\) и \(\overrightarrow {{E_2}}\) будет направлена как в случае 3, показанном на схеме к условию.

Ответ: 3.

Если Вы не поняли решение и у Вас есть какой-то вопрос или Вы нашли ошибку, то смело оставляйте ниже комментарий.

Если Вам понравилась задача и ее решение, то Вы можете поделиться ею с друзьями с помощью этих кнопок.

easyfizika.ru

Закон Кулона

5.Электростатика

1.Заряженные тела взаимодействуют. В природе существует два вида зарядов, их условно называют положительными и отрицательными. Заряды одного знака (одноименные) отталкиваются, заряды противоположных знаков (разноименные) притягиваются. Единица измерения зарядов в системе СИ – кулон (обозначается

"Кл").

2.В природе существует минимально возможный заряд. Его называют

элементарным и обозначают e. Численное значение элементарного зарядаe ≈ 1,610–19 Кл, Заряд электронаqэлектр =–e,заряд протонаqпротона = +e. Все заряды

вприроде кратны элементарному заряду.

3.В электрически изолированной системе алгебраическая сумма зарядов остается неизменной. Например, если соединить два одинаковых металлических шарика с зарядами q1 = 5 нКл = 510–9 Кл иq2 = – 1 нКл, то заряды распределятся

между шариками поровну и заряд q каждого из шариков станет равным

q= (q1 + q2 ) / 2= 2 нКл .

4.Заряд называется точечным, если его геометрические размеры значительно меньше расстояний, на которых изучается действие этого заряда на другие заряды.

5.Закон Кулона определяет величину силы электрического взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов q1 иq2, расположенных на расстоянииr друг от друга (рис.1)

G

G

 

k |q | |q

2

|

 

F =| F

|=|F

|=

1

 

.

 

 

 

12

21

r 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь F12 - сила, действующая на первый заряд со стороны второго,F21 - сила,

действующая на второй заряд со стороны первого, k ≈9 109 Н м2/Кл2 – постоянная в законе Кулона. В системе СИ эту постоянную принято записывать в виде

k = 4πε1 0 ,

где ε0 ≈8,85 10−12 Ф/м – электрическая постоянная.

1

Рис.1

6. Сила взаимодействия двух точечных зарядов не зависит от наличия вблизи этих зарядов других заряженных тел. Это утверждение называют принципом суперпозиции.

Вектор напряженности электрического поля

1. Поместим вблизи неподвижного заряженного тела (или нескольких тел) точечный заряд q. Будем считать, что величина зарядаq настолько мала, что он не вызывает перемещение зарядов в других телах (такой заряд называют пробным).

Со стороны заряженного тела на неподвижный пробный заряд q будет действовать силаF . В соответствии с законом Кулона и принципом суперпозиции силаF будет пропорциональна величине зарядаq. Это означает, что, если величину пробного заряда увеличить, например в 2 раза, то величина силыF возрастет тоже в 2 раза, если знак зарядаq сменить на противоположный, то и сила сменит направление на противоположное. Такую пропорциональность можно выразить формулой

F = qE.

Вектор E называется вектором напряженности электрического поля. Этот вектор зависит от распределения зарядов в телах, создающих электрическое поле, и

от положения точки, в которой указанным способом определен вектор E . Можно сказать, что вектор напряженности электрического поля равен силе, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку пространства.

Определение EG = FG /q можно обобщить и на случай переменных (зависящих от времени) полей.

2. Вычислим вектор напряженности электрического поля, созданного неподвижным точечным зарядом Q. Выберем некоторую точкуA, расположенную на расстоянииr от точечного зарядаQ . Чтобы определить вектор напряженности в этой точке, мысленно поместим в нее положительный пробный зарядq. На

2

пробный заряд со стороны точечного заряда Q будет действовать сила притяжения или отталкивания в зависимости от знака зарядаQ. Величина этой силы равна

F = k| Q| q. r2

Следовательно, модуль вектора напряженности электрического поля, созданного неподвижным точечным зарядом Q в точкеA, удаленной от него на расстояниеr, равен

E = k r|Q2 |.

Вектор EG начинается в точкеA и направлен от зарядаQ, еслиQ > 0 , и к зарядуQ,

если Q < 0 .

3.Если электрическое поле создается несколькими точечными зарядами, то вектор напряженности в произвольной точке можно найти при помощи принципа суперпозиции полей.

4.Силовой линией (линией вектора E ) называют геометрическую линию,

касательная к которой в каждой точке совпадает с вектором E в этой точке.

Иными словами, вектор E направлен по касательной к силовой линии в каждой ее точке. Силовой линии приписывают направление - вдоль вектораE . Картина силовых линий является наглядным образом силового поля, дает представление о пространственной структуре поля, его источниках, позволяет определять направление вектора напряженности в любой точке.

5.Однородным электрическим полем называют поле, вектор E которого одинаков (по величине и направлению) во всех точках. Такое поле создает, например, равномерно заряженная плоскость в точках, расположенных достаточно близко от этой плоскости.

6.Поле однородно заряженного по поверхности шара равно нулю внутри шара,

авне шара совпадает с полем точечного заряда Q, расположенного в центре шара:

k | Q|

при r > R

 

 

 

,

 

E = r2

 

 

при r < R

 

0

 

где Q – заряд шара,R – его радиус,r – расстояние от центра шара до точки, в

которой определяется вектор E .

3

7. В диэлектриках поле ослабляется. Например, точечный заряд или однородно заряженный по поверхности шар, погруженные в масло, создают электрическое поле

E = kε|rQ2 |,

где r – расстояние от точечного заряда или центра шара до точки, в которой определяется вектор напряженности,ε - диэлектрическая проницаемость масла. Диэлектрическая проницаемость зависит от свойств вещества. Диэлектрическая проницаемость вакуумаε = 1, диэлектрическая проницаемость воздуха очень близка к единице (при решении задач обычно ее считают равной 1), для иных газообразных, жидких и твердых диэлектриковε > 1.

8. При равновесии зарядов (если нет их упорядоченного движения) напряженность электрического поля внутри проводников равна нулю.

Работа в электрическом поле. Разность потенциалов.

1. Поле неподвижных зарядов (электростатическое поле) обладает важным свойством: работа сил электростатического поля по перемещению пробного заряда из некоторой точки 1 в точку 2 не зависит от формы траектории, а определяется только положениями начальной и конечной точек. Поля, обладающие таким свойством, называются консервативными. Свойство консервативности позволяет определить так называемую разность потенциалов для двух любых точек поля.

Разность потенциалов ϕ1 −ϕ2 в точках 1 и 2 равна отношению работыA12 сил поля по перемещению пробного зарядаq из точки 1 в точку 2 квеличинеэтого заряда:

ϕ1 - ϕ2 =Aq12 .

Такое определение разности потенциалов имеет смысл только потому, что работа не зависит от формы траектории, а определяется положениями начальной и конечной точек траекторий. В системе СИ разность потенциалов измеряется в вольтах: 1В = Дж/Кл.

Конденсаторы

1. Конденсатор состоит из двух проводников (их называют обкладками), отделенных один от другого слоем диэлектрика (рис.2), причем заряд одной

4

обкладки Q, а другой–Q.Заряд положительной обкладкиQ называют зарядом конденсатора.

2. Можно показать, что разность потенциалов ϕ1 −ϕ2 между обкладками пропорциональна величине зарядаQ, то есть, если, например, зарядQ увеличить в 2 раза, то и разность потенциалов увеличится в 2 раза.

ε

ε S

ϕ1ϕ2

d

Рис.2 Рис.3

Такую пропорциональность можно выразить формулой

Q = C(ϕ1 -ϕ2 ) ,

где C - коэффициент пропорциональности между зарядом конденсатора и разностью потенциалов между его обкладками. Этот коэффициент называют электроемкостью или просто емкостью конденсатора. Емкость зависит от геометрических размеров обкладок, их взаимного расположения и диэлектрической проницаемости среды. Разность потенциалов называют также напряжением, которое обозначаютU. Тогда

Q = CU.

3. Плоский конденсатор представляет собой две плоские проводящие пластины, расположенные параллельно друг другу на расстоянии d (рис.3). Это расстояние предполагается малым по сравнению с линейными размерами пластин. Площадь каждой пластины (обкладки конденсатора) равнаS, заряд одной пластиныQ, а другой–Q.

На некотором расстоянии от краев поле между пластинами можно считать однородным. Поэтому ϕ1 -ϕ2 = Ed , или

U = Ed.

Емкость плоского конденсатора определяется формулой

C = εεd0 S ,

5

где ε0 =8,8510–12 Ф/м – электрическая постоянная,ε - диэлектрическая проницаемость диэлектрика между обкладками. Из этой формулы видно, что для получения конденсатора большой емкости нужно увеличивать площадь обкладок и уменьшать расстояние между ними. Наличие между обкладками диэлектрика с большой диэлектрической проницаемостьюε также приводит к увеличению емкости. Роль диэлектрика между обкладками состоит не только в повышении диэлектрической проницаемости. Важно также, что хорошие диэлектрики могут выдерживать высокое электрическое поле, не допуская пробоя между обкладками.

В системе СИ емкость измеряют в фарадах. Плоский конденсатор в одну фараду имел бы гигантские размеры. Площадь каждой пластины была бы примерно равна 100 км2 при расстоянии между ними 1 мм. Конденсаторы широко используются в технике, в частности, для накопления зарядов.

4. Если обкладки заряженного конденсатора замкнуть металлическим проводником, то в проводнике возникнет электрический ток и конденсатор разрядится. При протекании тока в проводнике выделится определенное количество теплоты, а это означает, что заряженный конденсатор обладает энергией. Можно показать, что энергия любого заряженного конденсатора (не обязательно плоского) определяется формулой

W = 12 CU2 .

Учитывая, что Q = CU , формулу для энергии можно переписать также в виде

W= Q2 =QU .

2C 2

6

studfiles.net

Направление - напряженность - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Направление - напряженность

Cтраница 1

Направление напряженности совпадает с касательной к окружности.  [1]

Направления напряженностей полей параллельны оси Ох.  [2]

Направление напряженности электрического поля совпадает с направлением силы, действующей на частицу ( пробное тело) с положительным зарядом.  [3]

Направление напряженности электрического поля оказывается расположенным в плоскости ху.  [4]

Направление напряженности электрического поля связано с изменением магнитной индукции правилом левоходового винта.  [5]

Если направление напряженности магнитного поля Н составляет некоторый угол с направлением прямолинейного участка тока /, то для определения действия поля на ток надо разложить напряженность Я на две составляющие: Яц, параллельную току, и Я, перпендикулярную к току.  [6]

Определить величину и направление напряженности магнитного поля в точке О на рис. 17, а и б, если расстояние а - 0 5 м, а токи в ветвях АРВ и AQB соответственно равны 1 и 2 А. Направление токов в ветвях указано на рисунке.  [8]

Линия напряженности, характеризуя направление напряженности, сама по себе не характеризует величины напряженности.  [10]

Определяя по правилу буравчика направление напряженностей Ну и Яос ( на рис. 3.1 они обозначены стрелками), можно убедиться, что эти направления совпадают. Из рис. 3.1, б видно, что величина напряженности Яу при наличии ПОС составит лишь небольшую часть общей напряженности постоянного поля, равной Ну Яос.  [12]

Определяя по правилу буравчика направление напряженностей Я у и Яос ( на рис. 3.1 они обозначены стрелками), можно убедиться, что эти направления совпадают. Из рис. 3.1, б видно, что величина напряженности Яу при наличии ПОС составит лишь небольшую часть общей напряженности постоянного поля, равной Яу Нос.  [14]

БУРАВЧИКА ПРАВИЛО, определяет направление напряженности магн.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Направление - напряженность - поле

Направление - напряженность - поле

Cтраница 1

Направления напряженности поля Н и намагничения / могут не совпадать друг с другом. Это наблюдается для ряда магнитных кристаллов. В таких кристаллах величина намагничения зависит еще от направления поля относительно осей кристалла. Подобные вещества называют анизотропными магнетиками. Для них направления индукции В и напряженности Н, вообще говоря, различны.  [1]

Направления напряженности поля Н и намагниченности I могут не совпадать друг с другом. Это наблюдается для ряда магнитных кристаллов. В таких кристаллах намагниченность зависит еще от направления поля относительно осей кристалла. Подобные вещества называют анизотропными магнетиками. Для них направления индукции В и напряженности Н, вообще говоря, различны.  [2]

Направления напряженности поля Н и намагничения / могут не совпадать друг с другом. Это наблюдается для ряда магнитных кристаллов. В таких кристаллах величина намагничения зависит еще от направления поля относительно осей кристалла. Подобные вещества называют анизотропными магнетиками. Для них направления индукции В и напряженности Я, вообще говоря, различны.  [3]

Направление напряженности поля Н зависит от направления тока в проводнике и определяется по правилу буравчика. Вектор Я располагается по касательной к окружности контура.  [5]

Направление напряженности поля совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, помещенный в поле.  [6]

Направление напряженности поля совпадаете направлением силы, действующей на положительный заряд, помещенный в поле.  [7]

Определить величину и направление напряженности поля в точке с, если точки, a, b я с лежат в плоскости рисунка.  [8]

Найти модули и направление напряженности поля системы зарядов в точках О и О, в четырех случаях: 1) все заряды положительны; 2) заряды А и Б положительны, В и Г отрицательны; 3) заряды Б и В положительны, А и Г отрицательны; 4) заряды Б и Г положительны, А и В отрицательны.  [9]

Найти модули и направление напряженности поля системы зарядов в точках О и О, в четырех случаях: 1) все заряды положительны; 2) заряды А и Б положительны, В я Г отрицательны; 3) заряды Б и В положительны, А и Г отрицательны; 4) заряды Б и Г положительны, А и В отрицательны.  [10]

То есть с направлением напряженности поля.  [12]

Если известны значение и направление напряженности поля, то нетрудно найти уравнение линий напряженности поля ( в каждой точке вектор напряженности касателен к этой линии) на основании следующих соображений.  [13]

Будем рассматривать только проекции на - направление напряженности поля и поляризации, считая, что взаимодействием между отдельными индуцированными дипольными моментами можно пренебречь.  [14]

Если начальная скорость электрона направлена противоположно направлению напряженности поля и, следовательно, совпадает с направлением действующей на электрон силы, то под действием этой силы электрон будет двигаться равноускоренно. Если же направление начальной скорости совпадает с направлением напряженности поля, то на электрон будет действовать сила в направлении, противоположном направлению его движения, и, следовательно, будет тормозить движение электрона. Поэтому, пройдя некоторое расстояние, электрон полностью потеряет свою скорость.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Напряженность электрического поля

Электротехника: Основы

Напряженность электрического поля

Сила порождаемая электрическими зарядами

Напряженность электрического поля является векторной величиной, а значит имеет численную величину и направление. Величина напряженности электрического поля имеет свою размерность, которая зависит от способа ее вычисления.

Электрическая сила взаимодействия зарядов описывается как бесконтактное действие, а иначе говоря имеет место дальнодействие, то есть действие на расстоянии. Для того, чтобы описать такое дальнодействие удобно ввести понятие электрического поля и с его помощью объяснить действие на расстоянии.

Давайте возьмем электрический заряд, который мы обозначим символом Q. Этот электрический заряд создает электрическое поле, то есть он является источником действия силы. Так как во вселенной всегда имеется хотя бы один положительный и хотя бы один отрицательный заряд, которые действую друг на друга на любом, даже бесконечно далеком расстоянии, то любой заряд является источником силы, а значит уместно описание создаваемого ими электрического поля. В нашем случае заряд Q является источником электрического поля и мы будем его рассматривать именно как источник поля.

Пробный заряд

Напряженность электрического поля источника заряда может быть измерена с помощью любого другого заряда, находящегося где-то в его окрестностях. Заряд, который используется для измерения напряженности электрического поля называют пробным зарядом, так как он используется для проверки напряженности поля. Пробный заряд имеет некоторое количество заряда и обозначается символом q.

При помещении пробного заряда в электрическое поле источника силы (заряд Q), пробный заряд будет испытывать действие электрической силы - или притяжения, или отталкивания. Силу можно обозначить как это обычно принять в физике символом F. Тогда величину электрического поля можно определить просто как отношение силы к величине пробного заряда.

Выражение E=F/q

Если напряженность электрического поля обозначается символом E, то уравнение может быть переписано в символической форме как

Формула E=F/q

Стандартные метрические единицы измерения напряженности электрического поля возникают из его определения. Таким образом напряженность электрического поля определяется как сила равная 1 Ньютону (Н) деленному на 1 Кулон (Кл). Напряженность электрического поля измеряется в Ньютон/Кулон или иначе Н/Кл. В системе СИ также измеряется в Вольт/метр. Для понимания сути такого предмета как напряженность электрического поля гораздо важнее размерность в метрической системе в Н/Кл, потому как в такой размерность отражается происхождение такой характеристики как напряженность поля. Обозначение в Вольт/Метр делает понятие потенциала поля (Вольт) базовым, что в некоторых областях удобно, но не во всех.

В приведенном выше примере участвуют два заряда Q (источник) и q пробный. Оба этих заряда являются источником силы, но какой из них следует применять в вышеприведенной формуле? В формуле присутствует только один заряд и это пробный заряд q (не источник).

Напряженность электрического поля не зависит от количества пробного заряда q. На первый взгляд это может привести вас в замешательство, если, конечно, вы задумаетесь над этим. Беда в том, что не все имеют полезную привычку думать и пребывают в так называемом блаженном невежестве. Если вы не думаете, то и замешательства такого рода у вас и не возникнет. Так как же напряженность электрического поля не зависит от q, если q присутствует в уравнении? Отличный вопрос! Но если вы подумаете об этом немного, вы сможете ответить на этот вопрос. Увеличение количества пробного заряда q - скажем, в 2 раза — увеличится и знаменатель уравнения в 2 раза. Но в соответствии с Законом Кулона, увеличение заряда также увеличит пропорционально и порождаемую силу F. Увеличится заряд в 2 раза, тогда и сила F возрастет в то же количество раз. Так как знаменатель в уравнении увеличивается в два раза (или три, или четыре), то и числитель увеличится во столько же раз. Эти два изменения компенсируют друг друга, так что можно смело сказать, что напряженность электрического поля не зависит от количества пробного заряда.

Таким образом, независимо от того, какого количества пробный заряд q используется в уравнении, напряженность электрического поля E в любой заданной точке вокруг заряда Q (источника) будет одинаковой при измерении или вычислении.

Более подробно о формуле напряженности электрического поля

Выше мы коснулись определения напряженности электрического поля в том, как она измеряется. Теперь мы попробуем исследовать более развернутое уравнение с переменными, чтобы яснее представить саму суть вычисления и измерения напряженности электрического поля. Из уравнения мы сможем увидеть, что именно влияет, а что нет. Для этого нам прежде всего потребуется вернутся к уравнению Закона Кулона.

Закон Кулона утверждает, что электрическая сила F между двумя зарядами прямо пропорциональна произведению количества этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между их центрами.

Если внести в уравнение Закона Кулона два наших заряда Q (источник) и q (пробный заряд), тогда мы получим следующую запись:

Уравнение Закона Кулона

Если выражение для электрической силы F, как она определяется Законом Кулона подставить в уравнение для напряженности электрического поля E, которое приведено выше, тогда мы получим следующее уравнение:

Уравнение напряженности электрического поля

Обратите внимание, что пробный заряд q был сокращен, то есть убран как в числителе так и в знаменателе. Новая формула для напряженности электрического поля E выражает напряженность поля в терминах двух переменных, которые влияют на нее. Напряженность электрического поля зависит от количества исходного заряда Q и от расстоянии от этого заряда d до точки пространства, то есть геометрического места, в котором и определяется значение напряженности. Таким образом у нас появилась возможность характеризовать электрическое поле через его напряженность.

Закон обратных квадратов

Как и все формулы в физике, формулы для напряженности электрического поля могут быть использованы для алгебраического решения задач (проблем) физики. Точно также, как и любую другую формулу в ее алгебраической записи, можно исследовать и формулу напряженности электрического поля. Такое исследование способствует более глубокому пониманию сути физического явления и характеристик этого явления. Одна из особенностей формулы напряженности поля является то, что она иллюстрирует обратную квадратичную зависимость между напряженностью электрического поля и расстоянием до точки в пространстве от источника поля. Сила электрического поля, создаваемого в источнике заряде Q обратно пропорционально квадрату расстояния от источника. Иначе говорят, что искомая величина обратно пропорциональна квадрату.

Напряженность электрического поля зависит от геометрического места в пространстве, и ее величина уменьшается с увеличением расстояния. Так, например, если расстояние увеличится в 2 раза, то напряженность уменьшится в 4 раза (22), если расстояния между уменьшится в 2 раза, то напряженность электрического поля увеличится в 4 раза (22). Если же расстояние увеличивается в 3 раза, то напряженность электрического поля уменьшается в 9 раз (32). Если расстояние увеличивается в 4 раза, то напряженность электрического поля уменьшается в 16 (42).

Направление вектора напряженности электрического поля

Как упоминалось ранее, напряженность электрического поля является векторной величиной. В отличие от скалярной величиной, векторная величина является не полностью описанной, если не определено ее направление. Величина вектора электрического поля рассчитывается как величина силы на любой пробный заряд, расположенный в электрическом поле.

Сила, действующая на пробный заряд может быть направлена либо к источнику заряда или непосредственно от него. Точное направление силы зависит от знаков пробного заряд и источника заряда, имеют ли они тот же знак заряда (тогда происходит отталкивание) или же их знаки противоположные (происходит притяжение). Чтобы решить проблему направления вектора электрического поля, направлен он к источнику или от источника были приняты правила, которые используются всеми учеными мира. Согласно этим правилам направление вектора всегда от заряда с положительным знаком полярности. Это можно представить в виде силовых линий, которые выходят из зарядов положительных знаков и заходят в заряды отрицательных знаков.

Дата: 29.04.2015

© Valentin Grigoryev (Валентин Григорьев)

Тег статьи: Электричество

Все теги раздела Электротехника:Электричество Закон Ома Электрический ток Электробезопасность Устройства Биоэлектричество Характеристики Физические величины Электролиз Электрические схемы Асинхронные двигатели

www.electricity-automation.com

Направление - вектор - напряженность

Направление - вектор - напряженность

Cтраница 1

Направление вектора напряженности совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд.  [1]

Направление вектора напряженности совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд в этой точке.  [2]

Направление вектора напряженности совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд в данной точке поля.  [3]

Направление вектора напряженности электрического поля определяет поляризацию волны. Различают линейную и круговую поляризацию радиоволны. Линейная поляризация может быть горизонтальной и вертикальной ( относительно Земли), а круговая поляризация - правого или левого вращения вектора Е относительно направления распространения волны.  [4]

Поэтому направление вектора напряженности Нг в точке т противоположно направлению вектора Я0 в той же точке.  [5]

Если направление вектора напряженности однородного поля в пространстве изображения диафрагмы совпадает с направлением скорости электронов и они тормозятся, то действительная точка схождения Р падающего на диафрагму электронного пучка будет лежать несколько ближе к плоскости диафрагмы, чем фокус диафрагмы F, в котором электроны сошлись бы, если бы после прохождения области неоднородного поля двигались дальше прямолинейно. Напряженность однородного поля в пространстве изображения здесь меньше, чем в предметном пространстве, но векторы напряженности обоих полей направлены в одну сторону, причем так, что электроны тормозятся.  [6]

Если направление вектора напряженности электрического поля не совпадает с направлением провода антенны, то наводимая в проводе эдс определяется через проекцию вектора на направление провода.  [7]

В направлении вектора напряженности однородного электрического поля перемещается заряд 3 5 к.  [9]

Так как направление вектора напряженности совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, то искомая точка может находиться лишь справа от заряда ( рис. 1 - 5) на прямой, соединяющей оба заряда.  [10]

Так как направление вектора напряженности совпадает с направлением силы, действующей на положительный заряд, то искомая точка может находиться лишь справа от заряда ( рис. 1 - 25р) на прямой, соединяющей оба заряда.  [11]

Как определить направление вектора напряженности, если известно направление тока.  [12]

Стрелки указывают направление вектора напряженности электрического поля. Поле в пределах зеркала меняет свое направление.  [13]

Величина и направление вектора напряженности электрического поля на границе раздела диэлектриков изменяются тем больше, чем больше отличаются их диэлектрические проницаемости.  [14]

При изменении направления вектора напряженности происходит переориентация дипольннх молекул. В переменном электрическом поле диполи начинают вращаться то в одну, то в другую сторону, стремясь следовать за направлением вектора напряженности.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru