Elektr maydonining xossalari va xususiyatlari deyarli barcha texnik mutaxassislar tomonidan o'rganiladi. Ammo universitet kursi ko'pincha murakkab va tushunarsiz tilda yoziladi. Shuning uchun, maqola doirasida elektr maydonlarining xususiyatlari har bir kishi ularni tushunishi uchun qulay tarzda tavsiflanadi. Bundan tashqari, biz o'zaro bog'liq tushunchalar (superpozitsiya) va fizikaning ushbu sohasini rivojlantirish imkoniyatlariga alohida e'tibor qaratamiz.
Umumiy ma'lumot
Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, elektr zaryadlari bir-biri bilan bevosita ta'sir qilmaydi. Bundan qiziqarli xususiyat paydo bo'ladi. Demak, har bir zaryadlangan jism atrofdagi fazoda o'z elektr maydoniga ega. Bu boshqa ob'ektlarga ta'sir qiladi. Elektr maydonlarining xarakteristikalari bizni qiziqtiradi, chunki ular maydonning elektr zaryadlariga ta'sirini va uni amalga oshirish kuchini ko'rsatadi. Bundan qanday xulosa chiqarish mumkin? Zaryadlangan jismlar o'zaro bevosita ta'sir ko'rsatmaydi. Buning uchun elektr maydonlari qo'llaniladi. Ularni qanday o'rganish mumkin? Buning uchun siz sinov zaryadidan foydalanishingiz mumkin - kichik nuqta zarracha nurlari, bu emasmavjud tuzilishga sezilarli ta'sir ko'rsatadi. Xo'sh, elektr maydonining xususiyatlari qanday? Ulardan uchtasi bor: keskinlik, kuchlanish va potentsial. Ularning har biri o'ziga xos xususiyatlarga va zarrachalarga ta'sir qilish sohalariga ega.
Elektr maydoni: bu nima?
Lekin maqolaning asosiy mavzusiga oʻtishdan oldin maʼlum miqdorda bilimga ega boʻlishingiz kerak. Agar ular bo'lsa, unda bu qismni xavfsiz o'tkazib yuborish mumkin. Birinchidan, elektr maydonining mavjudligining sababi haqidagi savolni ko'rib chiqaylik. Bu bo'lishi uchun to'lov kerak bo'ladi. Bundan tashqari, zaryadlangan jism joylashgan bo'shliqning xususiyatlari u mavjud bo'lmagan joydan farq qilishi kerak. Bu erda bunday xususiyat mavjud: agar zaryad ma'lum bir koordinata tizimiga joylashtirilsa, u holda o'zgarishlar bir zumda emas, balki faqat ma'lum bir tezlikda sodir bo'ladi. Ular, xuddi to'lqinlar kabi, kosmosga tarqaladi. Bu ushbu koordinatalar tizimidagi boshqa tashuvchilarga ta'sir qiluvchi mexanik kuchlarning paydo bo'lishi bilan birga bo'ladi. Va bu erda biz asosiy narsaga keldik! Rivojlanayotgan kuchlar to'g'ridan-to'g'ri ta'sirning natijasi emas, balki sifat jihatidan o'zgargan muhit orqali o'zaro ta'sirning natijasidir. Bunday o'zgarishlar sodir bo'ladigan fazo elektr maydoni deb ataladi.
Xususiyatlar
Elektr maydonida joylashgan zaryad unga ta'sir etuvchi kuch yo'nalishi bo'yicha harakat qiladi. Dam olish holatiga erishish mumkinmi? Ha, bu juda real. Ammo buning uchun elektr maydonining kuchi ba'zilar tomonidan muvozanatli bo'lishi kerakboshqa ta'sir. Nomutanosiblik yuzaga kelishi bilan zaryad yana harakatlana boshlaydi. Bu holatda yo'nalish katta kuchga bog'liq bo'ladi. Garchi ular ko'p bo'lsa-da, yakuniy natija muvozanatli va universal narsa bo'ladi. Nima bilan ishlashingiz kerakligini yaxshiroq tasavvur qilish uchun kuch chiziqlari tasvirlangan. Ularning yo'nalishlari harakat qiluvchi kuchlarga mos keladi. Shuni ta'kidlash kerakki, kuch chiziqlari ham boshlanishi, ham oxiri bor. Boshqacha qilib aytganda, ular o'zlarini yopishmaydi. Ular musbat zaryadlangan jismlarda boshlanib, manfiy jismlarda tugaydi. Bu hammasi emas, kuch chiziqlari, ularning nazariy asoslari va amaliy amalga oshirilishi haqida batafsilroq, biz matnda biroz ko'proq gaplashamiz va ularni Kulon qonuni bilan birgalikda ko'rib chiqamiz.
Elektr maydon kuchi
Bu xarakteristika elektr maydoni miqdorini aniqlash uchun ishlatiladi. Buni tushunish juda qiyin. Elektr maydonining (kuchning) bu xarakteristikasi kosmosning ma'lum bir nuqtasida joylashgan musbat sinov zaryadiga ta'sir kuchining uning qiymatiga nisbatiga teng bo'lgan jismoniy miqdordir. Bu erda bir alohida jihat bor. Bu jismoniy miqdor vektor hisoblanadi. Uning yo'nalishi musbat sinov zaryadiga ta'sir qiluvchi kuchning yo'nalishiga to'g'ri keladi. Bundan tashqari, bitta juda keng tarqalgan savolga javob berishingiz kerak va elektr maydonining kuchli xarakteristikasi aynan intensivlik ekanligini ta'kidlashingiz kerak. Va harakatsiz va o'zgarmas sub'ektlar bilan nima sodir bo'ladi? Ularning elektr maydoni elektrostatik hisoblanadi. Nuqta zaryadi bilan ishlaganda vakuchlanishni o'rganishga qiziqish kuch chiziqlari va Coulomb qonuni bilan ta'minlanadi. Bu yerda qanday funksiyalar mavjud?
Kulon qonuni va kuch chiziqlari
Elektr maydonining kuch xarakteristikasi bu holda faqat undan ma'lum radius masofasida joylashgan nuqtaviy zaryad uchun ishlaydi. Va agar biz ushbu qiymat modulini olsak, u holda bizda Kulon maydoni bo'ladi. Unda vektorning yo'nalishi to'g'ridan-to'g'ri zaryad belgisiga bog'liq. Shunday qilib, agar u ijobiy bo'lsa, u holda maydon radius bo'ylab "harakatlanadi". Qarama-qarshi vaziyatda vektor to'g'ridan-to'g'ri zaryadning o'ziga yo'n altiriladi. Nima sodir bo'layotganini va qandayligini vizual tushunish uchun siz kuch chiziqlarini ko'rsatadigan chizmalarni topishingiz va ular bilan tanishishingiz mumkin. Darsliklarda elektr maydonining asosiy xarakteristikalari, tushuntirish juda qiyin bo'lsa-da, lekin chizmalarda ular o'zlarining haqlarini berishlari kerak, ular yuqori sifatga ega. To'g'ri, kitoblarning bunday xususiyatini ta'kidlash kerak: kuch chiziqlari chizmalarini qurishda ularning zichligi kuchlanish vektorining moduliga proportsionaldir. Bu bilim nazorati yoki imtihonda katta yordam beradigan kichik maslahat.
Potentsial
Kuchlar muvozanati bo'lmaganda zaryad har doim harakat qiladi. Bu bizga bu holda elektr maydoni potentsial energiyaga ega ekanligini aytadi. Boshqacha qilib aytganda, u ba'zi ishlarni bajarishi mumkin. Keling, kichik bir misolni ko'rib chiqaylik. Elektr maydoni zaryadni nuqtadan ko'chirdiB.da esa buning natijasida maydonning potentsial energiyasi kamayadi. Bu ish bajarilganligi sababli sodir bo'ladi. Harakat tashqi ta'sir ostida amalga oshirilgan bo'lsa, elektr maydonining bu quvvat xarakteristikasi o'zgarmaydi. Bunday holda, potentsial energiya kamaymaydi, balki ortadi. Bundan tashqari, elektr maydonining ushbu fizik xarakteristikasi zaryadni elektr maydonida harakatga keltirgan qo'llaniladigan tashqi kuchga to'g'ridan-to'g'ri mutanosib ravishda o'zgaradi. Shuni ta'kidlash kerakki, bu holda barcha bajarilgan ishlar potentsial energiyani oshirishga sarflanadi. Mavzuni tushunish uchun quyidagi misolni olaylik. Shunday qilib, bizda ijobiy zaryad bor. U ko'rib chiqilayotgan elektr maydonidan tashqarida joylashgan. Shu sababli, ta'sir shunchalik kichikki, uni e'tiborsiz qoldirish mumkin. Elektr maydoniga zaryad kiritadigan tashqi kuch paydo bo'ladi. U harakat qilish uchun kerakli ishni bajaradi. Bunday holda, maydon kuchlari engib o'tadi. Shunday qilib, harakat potentsiali paydo bo'ladi, lekin allaqachon elektr maydonining o'zida. Shuni ta'kidlash kerakki, bu heterojen ko'rsatkich bo'lishi mumkin. Shunday qilib, musbat zaryadning har bir o'ziga xos birligi bilan bog'liq bo'lgan energiya bu nuqtadagi maydonning potentsiali deb ataladi. U predmetni ma'lum joyga ko'chirish uchun tashqi kuch tomonidan bajarilgan ishga son jihatdan teng. Maydon potentsiali voltlarda o'lchanadi.
Voltaj
Har qanday elektr maydonida siz yuqori potentsialli nuqtalardan ushbu parametrning past qiymatlariga ega bo'lganlarga ijobiy zaryadlarning qanday "ko'chib o'tishini" kuzatishingiz mumkin. Salbiylar bu yo'ldan teskari yo'nalishda boradilar. Ammo ikkala holatda ham bu faqat potentsial energiya mavjudligi tufayli sodir bo'ladi. Undan kuchlanish hisoblab chiqiladi. Buning uchun maydonning potentsial energiyasi qaysi qiymatdan kichikroq bo'lganligini bilish kerak. Kuchlanish son jihatdan ikkita aniq nuqta o'rtasida musbat zaryad o'tkazish uchun bajarilgan ishlarga teng. Bundan qiziqarli yozishmalarni ko'rish mumkin. Shunday qilib, bu holatda kuchlanish va potentsial farq bir xil jismoniy shaxsdir.
Elektr maydonlarining superpozitsiyasi
Shunday qilib, biz elektr maydonining asosiy xususiyatlarini ko'rib chiqdik. Ammo mavzuni yaxshiroq tushunish uchun biz muhim bo'lishi mumkin bo'lgan bir qator parametrlarni qo'shimcha ravishda ko'rib chiqishni taklif qilamiz. Va biz elektr maydonlarining superpozitsiyasidan boshlaymiz. Ilgari biz faqat bitta aniq ayblov mavjud bo'lgan vaziyatlarni ko'rib chiqdik. Ammo dalalarda ular juda ko'p! Shuning uchun, haqiqatga yaqin vaziyatni hisobga olsak, bizda bir nechta ayblovlar borligini tasavvur qilaylik. Keyin vektor qo'shish qoidasiga bo'ysunadigan kuchlar sinov mavzusiga ta'sir qiladi. Bundan tashqari, superpozitsiya printsipi murakkab harakatni ikki yoki undan ortiq oddiylarga bo'lish mumkinligini aytadi. Superpozitsiyani hisobga olmasdan real harakat modelini ishlab chiqish mumkin emas. Boshqacha qilib aytganda, mavjud sharoitda biz ko'rib chiqayotgan zarrachaga har xil zaryadlar ta'sir qiladi, ularning har biri o'ziga xosdir.elektr maydoni.
Foydalanish
Shuni ta'kidlash kerakki, hozirda elektr maydonining imkoniyatlaridan to'liq foydalanilmayapti. Hatto, uning imkoniyatlaridan biz deyarli foydalanmayapmiz, desak to'g'riroq bo'lardi. Chizhevskiyning qandilini elektr maydonining imkoniyatlarini amaliy amalga oshirish sifatida keltirish mumkin. Avvalroq, o'tgan asrning o'rtalarida insoniyat koinotni o'rganishga kirishdi. Ammo olimlarning ko'plab hal qilinmagan savollari bor edi. Ulardan biri havo va uning zararli komponentlari. Bu muammoni hal qilish bilan bir vaqtning o'zida elektr maydonining energiya xarakteristikasi bilan qiziqqan sovet olimi Chizhevskiy shug'ullangan. Va shuni ta'kidlash kerakki, u haqiqatan ham yaxshi rivojlanishga erishdi. Ushbu qurilma kichik razryadlar tufayli aeroion havo oqimlarini yaratish texnikasiga asoslangan edi. Ammo maqola doirasida bizni qurilmaning o'zi emas, balki uning ishlash printsipi qiziqtiradi. Gap shundaki, Chizhevskiy qandilining ishlashi uchun statsionar quvvat manbai emas, balki elektr maydoni ishlatilgan! Energiyani jamlash uchun maxsus kondansatörler ishlatilgan. Atrof-muhitning elektr maydonining energiya xarakteristikasi qurilmaning muvaffaqiyatiga sezilarli ta'sir ko'rsatdi. Ya'ni, ushbu qurilma tom ma'noda elektronika bilan to'ldirilgan kosmik kemalar uchun maxsus ishlab chiqilgan. U doimiy quvvat manbalariga ulangan boshqa qurilmalarning faoliyati natijalaridan quvvat oldi. Qayd etish joizki, yo‘nalishdan voz kechilmagan, hozirda elektr maydonidan energiya olish imkoniyatlari o‘rganilmoqda. haqiqat,Shuni ta'kidlash kerakki, hali sezilarli yutuqlarga erishilmagan. Shuningdek, olib borilayotgan tadqiqotlarning nisbatan kichik ko'lamini va ularning ko'pchiligi ko'ngilli ixtirochilar tomonidan amalga oshirilayotganligini ta'kidlash lozim.
Elektr maydonlarining xususiyatlari qanday?
Nega ularni o'rganish kerak? Yuqorida aytib o'tilganidek, elektr maydonining xususiyatlari kuch, kuchlanish va potentsialdir. Oddiy oddiy odamning hayotida bu parametrlar sezilarli ta'sir bilan maqtana olmaydi. Ammo katta va murakkab narsa qilish kerakligi haqida savollar tug'ilganda, ularni hisobga olmaslik hashamatdir. Gap shundaki, elektron maydonlarning haddan tashqari ko'pligi (yoki ularning haddan tashqari kuchliligi) signallarni uskunalar tomonidan uzatishga aralashuvga olib keladi. Bu uzatilgan ma'lumotlarning buzilishiga olib keladi. Shuni ta'kidlash kerakki, bu ushbu turdagi yagona muammo emas. Texnologiyaning oq shovqinidan tashqari, haddan tashqari kuchli elektron maydonlar ham inson tanasining ishiga salbiy ta'sir ko'rsatishi mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, xonaning kichik ionizatsiyasi hali ham baraka hisoblanadi, chunki u inson uyining yuzalarida changning to'planishiga yordam beradi. Ammo uylarimizda qancha turdagi jihozlar (muzlatgichlar, televizorlar, qozonxonalar, telefonlar, elektr ta'minoti tizimlari va boshqalar) mavjudligiga e'tibor qaratsangiz, afsuski, bu bizning sog'lig'imiz uchun yaxshi emas degan xulosaga kelishimiz mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, elektr maydonlarining past xarakteristikalari bizga deyarli hech qanday zarar etkazmaydiInsoniyat uzoq vaqtdan beri kosmik nurlanishga o'rganib qolgan. Ammo elektronika haqida gapirish qiyin. Albatta, bularning barchasini rad etish mumkin bo'lmaydi, lekin elektr maydonlarining inson tanasiga salbiy ta'sirini muvaffaqiyatli kamaytirish mumkin. Buning uchun, darvoqe, mexanizmlarning ishlash vaqtini minimallashtirishni nazarda tutuvchi texnologiyalardan energiya tejamkor foydalanish tamoyillarini qo‘llash kifoya.
Xulosa
Biz qanday fizik miqdor elektr maydonining o'ziga xos xususiyati ekanligini, qayerda nima ishlatilishini, ishlanmalarning potentsialini va ularning kundalik hayotda qo'llanilishini ko'rib chiqdik. Ammo shunga qaramay, men mavzu bo'yicha bir nechta yakuniy so'zlarni qo'shmoqchiman. Shuni ta'kidlash kerakki, ularga juda ko'p odamlar qiziqish bildirishdi. Tarixdagi eng ko'zga ko'ringan izlardan biri mashhur serb ixtirochi Nikola Tesla tomonidan qoldirildi. Bunda u o'z rejalarini amalga oshirishda katta muvaffaqiyatlarga erishdi, ammo, afsuski, energiya samaradorligi nuqtai nazaridan emas. Shuning uchun, agar bu yo'nalishda ishlash istagi bo'lsa, hali ochilmagan imkoniyatlar juda ko'p.
