Elektromos vezetőképesség
Elektromos ellenállás
Elektromos impedancia
Elektrosztatika- az elektromosság tanulmányozásának egy része, amely az álló elektromos töltések kölcsönhatását vizsgálja.
Között azonos nevű töltött testek, elektrosztatikus (vagy Coulomb-) taszítás lép fel, és között különböző nevek feltöltött - elektrosztatikus vonzás. A hasonló töltések taszításának jelensége az elektroszkóp – az elektromos töltések kimutatására szolgáló eszköz – létrehozásának alapja.
Az elektrosztatika a Coulomb-törvényen alapul. Ez a törvény a pontszerű elektromos töltések kölcsönhatását írja le.
Történet
Az elektrosztatika alapjait Coulomb munkája fektette le (bár előtte tíz évvel ugyanezeket az eredményeket, még nagyobb pontossággal, Cavendish is érte el. Cavendish munkájának eredményeit családi archívumés csak száz évvel később jelentek meg); az utóbbiak által felfedezett elektromos kölcsönhatások törvénye tette lehetővé Green, Gauss és Poisson számára egy matematikailag elegáns elmélet megalkotását. Az elektrosztatika leglényegesebb része a Green és Gauss által megalkotott potenciálelmélet. Sok kísérleti kutatást végzett az elektrosztatikával kapcsolatban Rees, akinek könyvei a múltban e jelenségek tanulmányozásának fő útmutatóját képezték.
Dielektromos állandó
Bármely anyag K dielektromos együtthatójának értékét meg lehet találni, amely együttható szinte minden olyan képletben szerepel, amellyel az elektrosztatikában foglalkozni kell. különféle módokon. A leggyakrabban használt módszerek a következők.
1) Két azonos méretű és alakú kondenzátor elektromos kapacitásának összehasonlítása, amelyek közül az egyikben a szigetelő réteg levegőréteg, a másikban a vizsgált dielektrikum rétege.
2) A kondenzátor felületei közötti attrakciók összehasonlítása, amikor ezek a felületek adott potenciálkülönbséget, de az egyik esetben levegő van közöttük (vonzóerő = F 0), a másik esetben - a tesztfolyadék szigetelő (vonzó erő = F). A dielektromos együtthatót a következő képlet határozza meg:
3) A vezetékek mentén terjedő elektromos hullámok (lásd Elektromos rezgések) megfigyelései. Maxwell elmélete szerint az elektromos hullámok vezetékek mentén történő terjedési sebességét a képlet fejezi ki
amelyben K a vezetéket körülvevő közeg dielektromos együtthatóját jelöli, μ pedig ennek a közegnek a mágneses permeabilitását. A testek túlnyomó többségére feltehetjük μ = 1-et, és ezért kiderül
Általában összehasonlítják az azonos vezeték levegőben és a vizsgált dielektrikumban (folyadékban) lévő részein keletkező álló elektromos hullámok hosszát. Ha meghatároztuk ezeket a λ 0 és λ hosszúságokat, azt kapjuk, hogy K = λ 0 2 / λ 2. Maxwell elmélete szerint ebből az következik, hogy ha bármilyen szigetelőanyagban elektromos mezőt gerjesztünk, az anyag belsejében különleges deformációk lépnek fel. Az indukciós csövek mentén a szigetelő közeg polarizált. Elektromos elmozdulások keletkeznek benne, ami a pozitív elektromosság mozgásához hasonlítható ezen csövek tengelyei irányában, és az egyes csöveken keresztül. keresztmetszet a csövön áthaladó elektromosság mennyisége egyenlő
Maxwell elmélete lehetővé teszi, hogy kifejezéseket találjunk azokra a belső erőkre (feszültség- és nyomáserők), amelyek akkor jelennek meg a dielektrikumokban, amikor elektromos mezőt gerjesztünk bennük. Ezt a kérdést először maga Maxwell, később pedig Helmholtz vizsgálta meg részletesebben. E kérdés elméletének és az egymással szorosan összefüggő elektrostrikció elméletének továbbfejlesztése (azaz az elmélet, amely olyan jelenségeket vesz figyelembe, amelyek a dielektrikumokban a speciális feszültségek előfordulásától függenek, amikor elektromos mezőt gerjesztenek bennük) Lorberg munkáihoz tartozik, Kirchhoff, P. Duhem, N. N. Schiller és néhányan mások
Peremfeltételek
fejezzük be összefoglaló Az elektrostrikciós tanszék legjelentősebb része az indukciós csövek fénytörési kérdésének vizsgálata. Képzeljünk el egy elektromos térben két egymástól valamilyen S felülettel elválasztott, K 1 és K 2 dielektromos együtthatójú dielektrikumot.
Legyen a P 1 és P 2 pontokban, amelyek végtelenül közel helyezkednek el az S felülethez annak két oldalán, a potenciálok nagysága a V 1 és V 2 -n keresztül fejeződik ki, és a pozitív elektromosság egysége által kifejtett erők nagysága. ezek a pontok F 1-en és F2-n keresztül. Ekkor egy magán az S felületen fekvő P ponthoz ott kell lennie, hogy V 1 = V 2,
ha ds végtelenül kicsi elmozdulást jelent az S felület érintősíkjának metszésvonala mentén a P pontban azzal a síkkal, amely ezen a ponton átmegy a felület normálján és a benne lévő elektromos erő irányán. Másrészt annak kellene lennie
Jelöljük ε 2-vel azt a szöget, amelyet az F2 erő bezár az n2 normálhoz (a második dielektrikumon belül), ε 1-gyel pedig az F 1 erő által bezárt szöget ugyanazzal az n 2 normállal. Ezután a (31) és (30), találjuk
Tehát a két dielektrikumot egymástól elválasztó felületen az elektromos erő irányváltáson megy keresztül, mint egy fénysugár, amely egyik közegből a másikba jut. Az elméletnek ezt a következményét a tapasztalat igazolja.
Lásd még
- Elektrosztatikus kisülés
Irodalom
- Landau, L. D., Lifshits, E. M. Mezőelmélet. - 7. kiadás, átdolgozott. - M.: Nauka, 1988. - 512 p. - („Elméleti fizika”, II. kötet). - ISBN 5-02-014420-7
- Matvejev A. N. Elektromosság és mágnesesség. M.: végzős Iskola, 1983.
- Alagút M.-A. Az elektromágnesesség és a relativitáselmélet alapjai. Per. fr. M.: Külföldi irodalom, 1962. 488 p.
- Borgman: „Az elektromos és mágneses jelenségek tanának alapjai” (I. kötet);
- Maxwell, "Treatise on Electricity and Magnetism" (I. kötet);
- Poincaré, "Electricité et Optique";
- Wiedemann, „Die Lehre von der Elektricität” (I. kötet);
Linkek
- Konstantin Bogdanov. Mit tud az elektrosztatika // Kvantum. - M.: Bureau Quantum, 2010. - 2. sz.
Csallólap fizika képletekkel az egységes államvizsgához
és több (szükség lehet a 7., 8., 9., 10. és 11. évfolyamon).
Először is egy kompakt formában nyomtatható kép.
Mechanika
- Nyomás P=F/S
- Sűrűség ρ=m/V
- Nyomás folyadékmélységben P=ρ∙g∙h
- Gravitáció Ft=mg
- 5. Arkhimédeszi erő Fa=ρ f ∙g∙Vt
- Egyenletesen gyorsított mozgás mozgásegyenlete
X=X 0+ υ 0 ∙t+(a∙t 2)/2 S=( υ 2 -υ 0 2) /2a S=( υ +υ 0) ∙t /2
- Egyenletesen gyorsított mozgás sebességegyenlete υ =υ 0 +a∙t
- Gyorsulás a=( υ -υ 0)/t
- Körkörös sebesség υ =2πR/T
- Centripetális gyorsulás a= υ 2/R
- A periódus és a gyakoriság közötti kapcsolat ν=1/T=ω/2π
- Newton II törvénye F=ma
- Hooke törvénye Fy=-kx
- Törvény Univerzális gravitáció F=G∙M∙m/R 2
- Egy gyorsulással mozgó test tömege a P=m(g+a)
- а↓ Р=m(g-a) gyorsulással mozgó test tömege
- Súrlódási erő Ftr=µN
- Test lendülete p=m υ
- Erőimpulzus Ft=∆p
- Erőnyomaték M=F∙ℓ
- A talaj fölé emelt test potenciális energiája Ep=mgh
- Rugalmasan deformált test potenciális energiája Ep=kx 2 /2
- A test mozgási energiája Ek=m υ 2 /2
- Munka A=F∙S∙cosα
- Teljesítmény N=A/t=F∙ υ
- Hatékonyság η=Ap/Az
- Egy matematikai inga lengési periódusa T=2π√ℓ/g
- Rugós inga lengési periódusa T=2 π √m/k
- A harmonikus rezgések egyenlete Х=Хmax∙cos ωt
- Összefüggés a hullámhossz, sebessége és periódusa között λ= υ T
Molekuláris fizika és termodinamika
- Anyag mennyisége ν=N/Na
- Moláris tömeg M=m/ν
- Házasodik. rokon. egyatomos gázmolekulák energiája Ek=3/2∙kT
- MKT alapegyenlet P=nkT=1/3nm 0 υ 2
- Gay-Lussac törvénye (izobár folyamat) V/T =konst
- Károly törvénye (izokhorikus folyamat) P/T =konst
- Relatív páratartalom φ=P/P 0 ∙100%
- Int. energiaideál. egyatomos gáz U=3/2∙M/µ∙RT
- Gázmunka A=P∙ΔV
- Boyle–Mariotte törvény (izoterm folyamat) PV=állandó
- Hőmennyiség fűtés közben Q=Cm(T 2 -T 1)
- Hőmennyiség olvadás közben Q=λm
- Hőmennyiség a párolgás során Q=Lm
- A tüzelőanyag elégetése során keletkező hőmennyiség Q=qm
- Ideális gáz állapotegyenlete PV=m/M∙RT
- A termodinamika első főtétele ΔU=A+Q
- Hőgépek hatásfoka η= (Q 1 - Q 2)/ Q 1
- A hatékonyság ideális. motorok (Carnot-ciklus) η= (T 1 - T 2)/ T 1
Elektrosztatika és elektrodinamika - képletek a fizikában
- Coulomb-törvény F=k∙q 1 ∙q 2 /R 2
- Elektromos térerősség E=F/q
- Elektromos feszültség pont töltésmező E=k∙q/R 2
- Felületi töltéssűrűség σ = q/S
- Elektromos feszültség végtelen sík mezői E=2πkσ
- Dielektromos állandó ε=E 0 /E
- A kölcsönhatás potenciális energiája. töltések W= k∙q 1 q 2 /R
- Potenciál φ=W/q
- Ponttöltési potenciál φ=k∙q/R
- Feszültség U=A/q
- Egyenletes elektromos térhez U=E∙d
- Elektromos teljesítmény C=q/U
- Lapos kondenzátor elektromos kapacitása C=S∙ ε ∙ε 0 /d
- Egy feltöltött kondenzátor energiája W=qU/2=q²/2С=CU²/2
- Áramerősség I=q/t
- Vezető ellenállása R=ρ∙ℓ/S
- Ohm törvénye az I=U/R áramkörszakaszra
- Az utolsó törvényei. csatlakozások I 1 =I 2 =I, U 1 +U 2 =U, R 1 +R 2 =R
- Párhuzamos törvények. konn. U 1 = U 2 = U, I 1 + I 2 = I, 1/R 1 + 1 / R 2 = 1/R
- Elektromos áramteljesítmény P=I∙U
- Joule-Lenz törvény Q=I 2 Rt
- Ohm törvénye egy teljes áramkörre I=ε/(R+r)
- Rövidzárlati áram (R=0) I=ε/r
- Mágneses indukciós vektor B=Fmax/ℓ∙I
- Amperteljesítmény Fa=IBℓsin α
- Lorentz erő Fl=Bqυsin α
- Mágneses fluxus Ф=BSсos α Ф=LI
- Törvény elektromágneses indukció Ei=ΔФ/Δt
- Indukciós emf mozgó vezetőben Ei=Вℓ υ sinα
- Önindukciós EMF Esi=-L∙ΔI/Δt
- A tekercs mágneses tér energiája Wm=LI 2 /2
- Oszcillációs periódus sz. áramkör T=2π ∙√LC
- Induktív reaktancia X L =ωL=2πLν
- Kapacitás Xc=1/ωC
- Effektív áramérték Id=Imax/√2,
- Effektív feszültségérték Uд=Umax/√2
- Impedancia Z=√(Xc-X L) 2 +R 2
Optika
- A fénytörés törvénye n 21 =n 2 /n 1 = υ 1 / υ 2
- Törésmutató n 21 =sin α/sin γ
- Vékony lencse képlete 1/F=1/d + 1/f
- A lencse optikai teljesítménye D=1/F
- maximális interferencia: Δd=kλ,
- min interferencia: Δd=(2k+1)λ/2
- Differenciálrács d∙sin φ=k λ
Kvantumfizika
- Einstein fizikája a fotoelektromos hatáshoz hν=Aout+Ek, Ek=U z e
- A fotoelektromos hatás vörös határa ν k = Aout/h
- Foton impulzus P=mc=h/ λ=E/s
Az atommag fizikája
1. definíció
Az elektrosztatika az elektrodinamika kiterjedt ága, amely egy bizonyos rendszerben nyugalmi állapotban lévő elektromosan töltött testeket vizsgál és ír le.
A gyakorlatban kétféle elektrosztatikus töltés létezik: pozitív (üveg a selyemen) és negatív (keménygumi gyapjún). Az elemi töltés a minimális töltés ($e = 1,6 ∙10^( -19)$ C). Bármely fizikai test töltése egy egész szám többszöröse elemi töltések: $q = Ne$.
Az anyagi testek villamosítása a töltések testek közötti újraelosztása. A villamosítás módszerei: érintés, súrlódás és befolyásolás.
Az elektromos pozitív töltés megmaradásának törvénye - zárt koncepcióban az összes elemi részecske töltéseinek algebrai összege stabil és változatlan marad. $q_1 + q _2 + q _3 + …..+ q_n = const$. A teszttöltés ebben az esetben pont pozitív töltés.
Coulomb törvénye
Ezt a törvényt kísérleti úton hozták létre 1785-ben. Ezen elmélet szerint két közegben nyugvó ponttöltés közötti kölcsönhatás ereje mindig egyenesen arányos a pozitív modulusok szorzatával és fordítottan arányos a négyzettel. teljes távolság közöttük.
Az elektromos mező egy egyedülálló anyagtípus, amely kölcsönhatásba lép stabil elektromos töltések között, töltések körül alakul ki, és csak a töltésekre hat.
Ez a pontszerű stacionárius elemek folyamata teljes mértékben engedelmeskedik Newton harmadik törvényének, és úgy tekinthető, hogy a részecskék egymást egyenlő erővel taszítják. A stabil elektromos töltések közötti kapcsolatot az elektrosztatikában Coulomb-kölcsönhatásnak nevezzük.
A Coulomb-törvény teljesen igazságos és pontos töltött anyagi testekre, egyenletes töltésű golyókra és gömbökre. Ebben az esetben a távolságokat elsősorban a terek középpontjainak paramétereinek tekintjük. A gyakorlatban ez a törvény jól és gyorsan teljesül, ha a töltött testek mérete sokkal kisebb, mint a köztük lévő távolság.
1. megjegyzés
A vezetők és a dielektrikumok szintén elektromos térben hatnak.
Az elsők szabad elektromágneses töltéshordozókat tartalmazó anyagokat jelentenek. Az elektronok szabad mozgása történhet a vezető belsejében. Ezek közé tartoznak az oldatok, fémek és különféle elektrolitolvadékok, ideális gázokés plazma.
A dielektrikumok olyan anyagok, amelyekben nem lehetnek szabad elektromos töltéshordozók. Magukban a dielektrikumokban az elektronok szabad mozgása lehetetlen, mivel nincs rajtuk áramlás. elektromos áram. Ezek a fizikai részecskék permeabilitása nem egyenlő a dielektromos egységével.
Villamos vezetékek és elektrosztatika
A kezdeti elektromos térerősség erővonalai folytonos vonalak, amelyek érintőpontjai minden olyan közegben, amelyen áthaladnak, teljesen egybeesnek a feszítőtengellyel.
Az elektromos vezetékek fő jellemzői:
- ne keresztezze egymást;
- nem zárt;
- stabil;
- a végső irány egybeesik a vektor irányával;
- $+ q$-nál vagy végtelennél kezdődik, $– q$-nál végződik;
- töltések közelében képződnek (ahol nagyobb a feszültség);
- merőleges a fővezető felületére.
2. definíció
Különbség elektromos potenciálok vagy feszültség (Ф vagy $U$) a potenciálok nagysága a pozitív töltés pályájának kezdeti és végpontjában. Minél kevésbé változik a potenciál a pályaszakasz mentén, annál kisebb a keletkező térerősség.
Az elektromos térerősség mindig a kezdeti potenciál csökkentésére irányul.
2. ábra Elektromos töltésrendszer potenciális energiája. Szerző24 - diákmunkák online cseréje
Az elektromos kapacitás bármely vezető azon képességét jellemzi, hogy a szükséges elektromos töltést saját felületén tudja felhalmozni.
Ez a paraméter nem függ az elektromos töltéstől, de befolyásolhatja a vezetők geometriai méretei, alakja, elhelyezkedése és az elemek közötti közeg tulajdonságai.
A kondenzátor egy univerzális elektromos eszköz, amely segít gyorsan felhalmozni az elektromos töltést, hogy az áramkörbe kerüljön.
Az elektromos mező és intenzitása
Által modern ötletek tudósok szerint a stabil elektromos töltések nem hatnak közvetlenül egymásra. Minden elektrosztatikus töltött fizikai test létrehoz környezet elektromos mező. Ez a folyamat erőt fejt ki más töltött anyagokra. Az elektromos tér fő tulajdonsága, hogy bizonyos erővel hat a ponttöltésekre. Így a pozitív töltésű részecskék kölcsönhatása a töltött elemeket körülvevő mezőkön keresztül megy végbe.
Ezt a jelenséget az úgynevezett teszttöltés – egy kis elektromos töltés – segítségével lehet tanulmányozni, amely nem osztja el jelentősen újra a vizsgált töltéseket. A mező mennyiségi meghatározásához egy teljesítményjellemzőt vezetnek be - az elektromos térerősséget.
A feszültség egy fizikai mutató, amely egyenlő annak az erőnek az arányával, amellyel a mező a mező adott pontjában elhelyezett próbatöltésre hat, és magának a töltésnek a nagyságához képest.
Az elektromos térerősség egy vektor fizikai mennyiség. A vektor iránya ebben az esetben a környező tér minden anyagi pontjában egybeesik a pozitív töltésre ható erő irányával. Az időben nem változó és álló elemek elektromos tere elektrosztatikusnak minősül.
Az elektromos mező megértéséhez használja elektromos vezetékek, amelyeket úgy hajtanak végre, hogy az irány főtengely A feszültség minden rendszerben egybeesett a pont érintőjének irányával.
Potenciális különbség az elektrosztatikában
Az elektrosztatikus térnek egy fontos tulajdonsága van: az összes mozgó részecske erői által végzett munka, amikor egy ponttöltést a mező egyik pontjából a másikba mozgat, nem függ a pálya irányától, hanem kizárólag a töltés helyzete határozza meg. kezdő és záró sorok, valamint a töltési paraméter.
A munka töltések mozgásformájától való függetlenségének eredménye a következő állítás: az erők funkcionális elektrosztatikus mező a töltés bármely zárt pálya mentén történő konvertálásakor mindig egyenlő nullával.
4. ábra Elektrosztatikus térpotenciál. Szerző24 - diákmunkák online cseréje
Az elektrosztatikus tér potenciálisságának tulajdonsága segít bevezetni a potenciál fogalmát és belső energia díj. És a fizikai paramétert, amely megegyezik a mezőben lévő potenciális energia és a töltés értékének arányával, az elektromos mező állandó potenciáljának nevezzük.
Sokban összetett feladatok elektrosztatika a referencián túli potenciálok meghatározásakor anyagi pont, ahol a potenciális energia nagysága és maga a potenciál eltűnik, célszerű a végtelenben lévő pontot használni. Ebben az esetben a potenciál jelentőségét a következőképpen határozzuk meg: az elektromos tér potenciálja a tér bármely pontjában megegyezik az elvégzett munkával belső erők amikor egy pozitív egységtöltést távolítunk el egy adott rendszerből a végtelenbe.
1. definíció
Az elektrosztatika az elektrodinamika kiterjedt ága, amely egy bizonyos rendszerben nyugalmi állapotban lévő elektromosan töltött testeket vizsgál és ír le.
A gyakorlatban kétféle elektrosztatikus töltés létezik: pozitív (üveg a selyemen) és negatív (keménygumi gyapjún). Az elemi töltés a minimális töltés ($e = 1,6 ∙10^( -19)$ C). Bármely fizikai test töltése egész számú elemi töltés többszöröse: $q = Ne$.
Az anyagi testek villamosítása a töltések testek közötti újraelosztása. A villamosítás módszerei: érintés, súrlódás és befolyásolás.
Az elektromos pozitív töltés megmaradásának törvénye - zárt koncepcióban az összes elemi részecske töltéseinek algebrai összege stabil és változatlan marad. $q_1 + q _2 + q _3 + …..+ q_n = const$. A teszttöltés ebben az esetben pont pozitív töltés.
Coulomb törvénye
Ezt a törvényt kísérleti úton hozták létre 1785-ben. Ezen elmélet szerint a közegben nyugvó két ponttöltés közötti kölcsönhatás ereje mindig egyenesen arányos a pozitív modulusok szorzatával, és fordítottan arányos a köztük lévő teljes távolság négyzetével.
Az elektromos mező egy egyedülálló anyagtípus, amely kölcsönhatásba lép stabil elektromos töltések között, töltések körül alakul ki, és csak a töltésekre hat.
Ez a pontszerű stacionárius elemek folyamata teljes mértékben engedelmeskedik Newton harmadik törvényének, és úgy tekinthető, hogy a részecskék egymást egyenlő erővel taszítják. A stabil elektromos töltések közötti kapcsolatot az elektrosztatikában Coulomb-kölcsönhatásnak nevezzük.
A Coulomb-törvény teljesen igazságos és pontos töltött anyagi testekre, egyenletes töltésű golyókra és gömbökre. Ebben az esetben a távolságokat elsősorban a terek középpontjainak paramétereinek tekintjük. A gyakorlatban ez a törvény jól és gyorsan teljesül, ha a töltött testek mérete sokkal kisebb, mint a köztük lévő távolság.
1. megjegyzés
A vezetők és a dielektrikumok szintén elektromos térben hatnak.
Az elsők szabad elektromágneses töltéshordozókat tartalmazó anyagokat jelentenek. Az elektronok szabad mozgása történhet a vezető belsejében. Ezek az elemek oldatok, fémek és különféle elektrolitolvadékok, ideális gázok és plazma.
A dielektrikumok olyan anyagok, amelyekben nem lehetnek szabad elektromos töltéshordozók. Magukban a dielektrikumokban az elektronok szabad mozgása lehetetlen, mivel nem folyik át rajtuk elektromos áram. Ezek a fizikai részecskék permeabilitása nem egyenlő a dielektromos egységével.
Villamos vezetékek és elektrosztatika
A kezdeti elektromos térerősség erővonalai folytonos vonalak, amelyek érintőpontjai minden olyan közegben, amelyen áthaladnak, teljesen egybeesnek a feszítőtengellyel.
Az elektromos vezetékek fő jellemzői:
- ne keresztezze egymást;
- nem zárt;
- stabil;
- a végső irány egybeesik a vektor irányával;
- $+ q$-nál vagy végtelennél kezdődik, $– q$-nál végződik;
- töltések közelében képződnek (ahol nagyobb a feszültség);
- merőleges a fővezető felületére.
2. definíció
Az elektromos potenciálkülönbség vagy feszültség (Ф vagy $U$) a pozitív töltés pályájának kezdő- és végpontjában lévő potenciálok nagysága. Minél kevésbé változik a potenciál a pályaszakasz mentén, annál kisebb a keletkező térerősség.
Az elektromos térerősség mindig a kezdeti potenciál csökkentésére irányul.
2. ábra Elektromos töltésrendszer potenciális energiája. Szerző24 - diákmunkák online cseréje
Az elektromos kapacitás bármely vezető azon képességét jellemzi, hogy a szükséges elektromos töltést saját felületén tudja felhalmozni.
Ez a paraméter nem függ az elektromos töltéstől, de befolyásolhatja a vezetők geometriai méretei, alakja, elhelyezkedése és az elemek közötti közeg tulajdonságai.
A kondenzátor egy univerzális elektromos eszköz, amely segít gyorsan felhalmozni az elektromos töltést, hogy az áramkörbe kerüljön.
Az elektromos mező és intenzitása
A modern tudósok szerint a stabil elektromos töltések közvetlenül nem hatnak egymásra. Minden elektrosztatikus töltött fizikai test elektromos mezőt hoz létre a környezetben. Ez a folyamat erőt fejt ki más töltött anyagokra. Az elektromos tér fő tulajdonsága, hogy bizonyos erővel hat a ponttöltésekre. Így a pozitív töltésű részecskék kölcsönhatása a töltött elemeket körülvevő mezőkön keresztül megy végbe.
Ezt a jelenséget az úgynevezett teszttöltés – egy kis elektromos töltés – segítségével lehet tanulmányozni, amely nem osztja el jelentősen újra a vizsgált töltéseket. A mező mennyiségi meghatározásához egy teljesítményjellemzőt vezetnek be - az elektromos térerősséget.
A feszültség egy fizikai mutató, amely egyenlő annak az erőnek az arányával, amellyel a mező a mező adott pontjában elhelyezett próbatöltésre hat, és magának a töltésnek a nagyságához képest.
Az elektromos térerősség vektorfizikai mennyiség. A vektor iránya ebben az esetben a környező tér minden anyagi pontjában egybeesik a pozitív töltésre ható erő irányával. Az időben nem változó és álló elemek elektromos tere elektrosztatikusnak minősül.
Az elektromos tér megértéséhez erővonalakat használnak, amelyeket úgy rajzolnak meg, hogy a fő feszültségtengely iránya minden rendszerben egybeessen a pont érintőjének irányával.
Potenciális különbség az elektrosztatikában
Az elektrosztatikus térnek egy fontos tulajdonsága van: az összes mozgó részecske erői által végzett munka, amikor egy ponttöltést a mező egyik pontjából a másikba mozgat, nem függ a pálya irányától, hanem kizárólag a töltés helyzete határozza meg. kezdő és záró sorok, valamint a töltési paraméter.
A munka töltések mozgásformájától való függetlenségének eredménye a következő állítás: az elektrosztatikus mező erőinek funkcionális töltése bármely zárt pálya mentén mindig nulla.
4. ábra Elektrosztatikus térpotenciál. Szerző24 - diákmunkák online cseréje
Az elektrosztatikus tér potenciáljának tulajdonsága segít a potenciál és a belső töltési energia fogalmának bevezetésében. És a fizikai paramétert, amely megegyezik a mezőben lévő potenciális energia és a töltés értékének arányával, az elektromos mező állandó potenciáljának nevezzük.
Az elektrosztatika számos összetett problémájában egy referenciaanyag-pont potenciáljainak meghatározásakor, ahol a potenciális energia nagysága és maga a potenciál nullává válik, célszerű a végtelenben lévő pontot használni. Ebben az esetben a potenciál jelentőségét a következőképpen határozzuk meg: az elektromos tér potenciálja a tér bármely pontjában megegyezik azzal a munkával, amelyet a belső erők végeznek, amikor egy pozitív egységtöltést egy adott rendszerből a végtelenbe eltávolítanak.
