Les propriétés et les caractéristiques du champ électrique sont étudiées par presque tous les spécialistes techniques. Mais un cours universitaire est souvent écrit dans un langage complexe et incompréhensible. Ainsi, dans le cadre de l'article, les caractéristiques des champs électriques seront décrites de manière accessible afin que chacun puisse les comprendre. De plus, nous accorderons une attention particulière aux concepts interdépendants (superposition) et aux possibilités de développement de ce domaine de la physique.
Informations générales
Selon les concepts modernes, les charges électriques n'interagissent pas directement les unes avec les autres. Une caractéristique intéressante en ressort. Ainsi, chaque corps chargé a son propre champ électrique dans l'espace environnant. Cela affecte d'autres entités. Les caractéristiques des champs électriques nous intéressent car elles montrent l'effet du champ sur les charges électriques et la force avec laquelle il s'exerce. Quelle conclusion peut-on en tirer ? Les corps accusés n'ont pas d'effet direct mutuel. Pour cela, des champs électriques sont utilisés. Comment les explorer ? Pour ce faire, vous pouvez utiliser une charge de test - un petit faisceau de particules ponctuelles, qui n'est pasaura un impact significatif sur la structure existante. Quelles sont donc les caractéristiques du champ électrique ? Il y en a trois: tension, tension et potentiel. Chacun d'eux a ses propres caractéristiques et sphères d'influence sur les particules.
Champ électrique: qu'est-ce que c'est ?
Mais avant de passer au sujet principal de l'article, vous devez avoir un certain nombre de connaissances. Si tel est le cas, cette partie peut être ignorée en toute sécurité. Considérons d'abord la question de la raison de l'existence d'un champ électrique. Pour que ce soit le cas, une charge est nécessaire. De plus, les propriétés de l'espace dans lequel réside le corps chargé doivent différer de celles où il n'existe pas. Il existe une telle fonctionnalité ici: si une charge est placée dans un certain système de coordonnées, les changements ne se produiront pas instantanément, mais uniquement à une certaine vitesse. Ils vont, comme des vagues, se propager dans l'espace. Cela s'accompagnera de l'apparition de forces mécaniques qui agissent sur d'autres porteurs dans ce système de coordonnées. Et là on arrive à l'essentiel ! Les forces émergentes ne sont pas le résultat d'une influence directe, mais d'une interaction à travers un environnement qui a changé qualitativement. L'espace dans lequel ces changements se produisent s'appelle le champ électrique.
Caractéristiques
Une charge située dans un champ électrique se déplace dans le sens de la force qui agit sur elle. Est-il possible d'atteindre un état de repos? Oui, c'est bien réel. Mais pour cela, la force du champ électrique doit être équilibrée par quelquesautre influence. Dès que le déséquilibre se produit, la charge recommence à bouger. La direction dans ce cas dépendra de la plus grande force. Bien que s'il y en a beaucoup, le résultat final sera quelque chose d'équilibré et d'universel. Pour mieux imaginer avec quoi vous devez travailler, des lignes de force sont représentées. Leurs directions correspondent aux forces agissantes. Il convient de noter que les lignes de force ont à la fois un début et une fin. Autrement dit, ils ne se referment pas sur eux-mêmes. Ils commencent sur des corps chargés positivement et se terminent sur des corps négatifs. Ce n'est pas tout, plus en détail sur les lignes de force, leur contexte théorique et leur mise en œuvre pratique, nous en reparlerons un peu plus loin dans le texte et les considérerons ensemble avec la loi de Coulomb.
Intensité du champ électrique
Cette caractéristique est utilisée pour quantifier le champ électrique. C'est assez difficile à comprendre. Cette caractéristique du champ électrique (intensité) est une grandeur physique égale au rapport de la force d'action sur une charge d'essai positive, située en un certain point de l'espace, à sa valeur. Il y a un aspect spécial ici. Cette grandeur physique est un vecteur. Sa direction coïncide avec la direction de la force qui agit sur la charge d'essai positive. Vous devez également répondre à une question très courante et noter que la force caractéristique du champ électrique est précisément l'intensité. Et que deviennent les sujets immobiles et immuables ? Leur champ électrique est considéré comme électrostatique. Lorsque vous travaillez avec une charge ponctuelle etl'intérêt pour l'étude de la tension est apporté par les lignes de force et la loi de Coulomb. Quelles fonctionnalités existent ici ?
Loi de Coulomb et lignes de force
La force caractéristique du champ électrique dans ce cas ne fonctionne que pour une charge ponctuelle, qui est située à une distance d'un certain rayon de celle-ci. Et si on prend cette valeur modulo, alors on aura un champ de Coulomb. Dans celui-ci, la direction du vecteur dépend directement du signe de la charge. Donc, s'il est positif, le champ "se déplacera" le long du rayon. Dans le cas contraire, le vecteur sera directement dirigé vers la charge elle-même. Pour une compréhension visuelle de ce qui se passe et comment, vous pouvez trouver et vous familiariser avec les dessins qui montrent les lignes de force. Les principales caractéristiques du champ électrique dans les manuels, bien qu'assez difficiles à expliquer, mais les dessins, il faut leur donner leur dû, ils sont de grande qualité. Certes, il convient de noter une telle caractéristique des livres: lors de la construction de dessins de lignes de force, leur densité est proportionnelle au module du vecteur de tension. Ceci est un petit indice qui peut être d'une grande aide lors du contrôle des connaissances ou de l'examen.
Potentiel
La charge se déplace toujours lorsqu'il n'y a pas d'équilibre des forces. Cela nous indique que dans ce cas, le champ électrique a une énergie potentielle. En d'autres termes, il peut faire du travail. Regardons un petit exemple. Un champ électrique a déplacé une charge d'un pointEt en B. En conséquence, il y a une diminution de l'énergie potentielle du champ. Cela arrive parce que le travail a été fait. Cette caractéristique de puissance du champ électrique ne changera pas si le mouvement a été effectué sous influence extérieure. Dans ce cas, l'énergie potentielle ne diminuera pas, mais augmentera. De plus, cette caractéristique physique du champ électrique changera en proportion directe de la force externe appliquée, qui a déplacé la charge dans le champ électrique. Il convient de noter que dans ce cas, tout le travail effectué sera consacré à l'augmentation de l'énergie potentielle. Pour comprendre le sujet, prenons l'exemple suivant. Nous avons donc une charge positive. Il est situé en dehors du champ électrique considéré. Pour cette raison, l'impact est si faible qu'il peut être ignoré. Une force externe apparaît, qui introduit une charge dans le champ électrique. Elle fait les travaux nécessaires pour déménager. Dans ce cas, les forces du champ sont vaincues. Ainsi, un potentiel d'action apparaît, mais déjà dans le champ électrique lui-même. Il convient de noter qu'il peut s'agir d'un indicateur hétérogène. Ainsi, l'énergie qui se rapporte à chaque unité spécifique de charge positive est appelée le potentiel du champ à ce point. Il est numériquement égal au travail qui a été effectué par une force extérieure pour déplacer le sujet à un endroit donné. Le potentiel de champ est mesuré en volts.
Tension
Dans n'importe quel champ électrique, vous pouvez observer comment les charges positives "migrent" des points à fort potentiel vers ceux qui ont de faibles valeurs de ce paramètre. Les négatifs suivent ce chemin dans la direction opposée. Mais dans les deux cas, cela se produit uniquement en raison de la présence d'énergie potentielle. La tension est calculée à partir de celle-ci. Pour ce faire, il est nécessaire de connaître la valeur par laquelle l'énergie potentielle du champ est devenue plus petite. La tension est numériquement égale au travail effectué pour transférer une charge positive entre deux points spécifiques. Une correspondance intéressante s'en dégage. Ainsi, la tension et la différence de potentiel dans ce cas sont la même entité physique.
Superposition des champs électriques
Donc, nous avons considéré les principales caractéristiques du champ électrique. Mais afin de mieux comprendre le sujet, nous proposons de considérer en plus un certain nombre de paramètres qui peuvent être importants. Et nous commencerons par une superposition de champs électriques. Auparavant, nous considérions les situations dans lesquelles il n'y avait qu'une seule accusation spécifique. Mais il y en a beaucoup dans les champs ! Par conséquent, considérant une situation proche de la réalité, imaginons que nous ayons plusieurs charges. Ensuite, il s'avère que les forces qui obéissent à la règle de l'addition vectorielle agiront sur le sujet d'essai. De plus, le principe de superposition dit qu'un mouvement complexe peut être divisé en deux ou plusieurs mouvements simples. Il est impossible de développer un modèle de mouvement réaliste sans tenir compte de la superposition. En d'autres termes, la particule que nous considérons dans les conditions existantes est affectée par diverses charges, dont chacune a sa proprechamp électrique.
Utiliser
Il convient de noter que les possibilités du champ électrique ne sont plus utilisées à leur plein potentiel. Même, il serait plus juste de dire, son potentiel n'est guère utilisé par nous. Le lustre de Chizhevsky peut être cité comme une mise en œuvre pratique des possibilités du champ électrique. Plus tôt, au milieu du siècle dernier, l'humanité a commencé à explorer l'espace. Mais les scientifiques avaient de nombreuses questions non résolues. L'un d'eux est l'air et ses composants nocifs. Le scientifique soviétique Chizhevsky, qui s'intéressait en même temps à la caractéristique énergétique du champ électrique, a pris la solution de ce problème. Et il convient de noter qu'il a obtenu un très bon développement. Ce dispositif était basé sur la technique de création de flux d'air aéroioniques dus à de petites décharges. Mais dans le cadre de l'article, nous nous intéressons moins à l'appareil lui-même qu'au principe de son fonctionnement. Le fait est que pour le fonctionnement du lustre Chizhevsky, ce n'est pas une source d'alimentation fixe qui a été utilisée, mais un champ électrique! Des condensateurs spéciaux ont été utilisés pour concentrer l'énergie. La caractéristique énergétique du champ électrique de l'environnement a considérablement influencé le succès de l'appareil. C'est-à-dire que cet appareil a été développé spécifiquement pour les engins spatiaux, qui sont littéralement bourrés d'électronique. Il était alimenté par les résultats des activités d'autres appareils connectés à des sources d'alimentation constantes. Il convient de noter que la direction n'a pas été abandonnée et que la possibilité de prélever de l'énergie sur le champ électrique est actuellement à l'étude. Vérité,Il convient de noter que des progrès significatifs n'ont pas encore été réalisés. Il faut également noter l'échelle relativement réduite des recherches en cours, et le fait que la plupart d'entre elles sont menées par des inventeurs bénévoles.
Quelles sont les caractéristiques des champs électriques affectés ?
Pourquoi les étudier ? Comme mentionné précédemment, les caractéristiques d'un champ électrique sont l'intensité, la tension et le potentiel. Dans la vie d'une personne ordinaire, ces paramètres ne peuvent se vanter d'avoir une influence significative. Mais lorsque des questions se posent sur la nécessité de faire quelque chose de vaste et de complexe, ne pas les considérer est un luxe. Le fait est qu'un nombre excessif de champs électroniques (ou leur intensité excessive) entraîne des interférences dans la transmission des signaux par les équipements. Cela conduit à une distorsion des informations transmises. Il convient de noter que ce n'est pas le seul problème de ce type. En plus du bruit blanc de la technologie, des champs électroniques trop puissants peuvent également affecter négativement le fonctionnement du corps humain. Il convient de noter qu'une petite ionisation de la pièce est toujours considérée comme une bénédiction, car elle contribue au dépôt de poussière sur les surfaces d'une habitation humaine. Mais si vous regardez combien d'équipements de toutes sortes (réfrigérateurs, téléviseurs, chaudières, téléphones, systèmes électriques, etc.) se trouvent dans nos maisons, nous pouvons conclure que, hélas, ce n'est pas bon pour notre santé. Il convient de noter que les faibles caractéristiques des champs électriques ne nous nuisent presque pas, car pourL'humanité est depuis longtemps habituée au rayonnement cosmique. Mais c'est difficile à dire sur l'électronique. Bien sûr, il ne sera pas possible de refuser tout cela, mais il est possible de réussir à minimiser l'impact négatif des champs électriques sur le corps humain. Pour cela, il suffit d'ailleurs d'appliquer les principes d'utilisation économe en énergie de la technologie, qui prévoient de minimiser le temps de fonctionnement des mécanismes.
Conclusion
Nous avons examiné quelle grandeur physique est une caractéristique du champ électrique, où ce qui est utilisé, quel est le potentiel de développements et leur application dans la vie quotidienne. Mais je voudrais quand même ajouter quelques derniers mots sur le sujet. Il convient de noter qu'un assez grand nombre de personnes s'y sont intéressées. L'une des traces les plus visibles de l'histoire a été laissée par le célèbre inventeur serbe Nikola Tesla. En cela, il a réussi à obtenir un succès considérable en ce qui concerne la mise en œuvre de ses plans, mais, hélas, pas en termes d'efficacité énergétique. Par conséquent, s'il y a un désir de travailler dans cette direction, il y a beaucoup d'opportunités non découvertes.
