Definice elektrického pole: vlastnosti, jak vzniká a jaká aplikace

Elektrické pole je součástí elektromagnetického pole. Objevuje se kolem nabitých těles a částic. Tento objekt je neviditelný, ale určení elektrického pole lze provést umístěním určitého náboje do něj. Pro stanovení kvantitativní hodnoty existuje pojem napětí. Toto je vektorová veličina a ukazuje, jakou silou pole působí na zkušební náboj v něm umístěný.

Historie vzniku teorie

Než byla existence tohoto jevu fyzikálně prokázána, snažili se odborníci různých úrovní teoreticky doložit jeho podobu. První pokusy byly provedeny na konci 18. století, kdy astronom Lagrange zavedl pojem potenciál.

Tento indikátor charakterizuje intenzitu a ve skutečnosti je to práce, kterou musí pole vykonat, aby přesunulo náboj z nekonečna do jeho specifického bodu. O něco později Coulomb odvodil koncept interakce mezi nabitými částicemi; pro své experimenty použil torzní rovnováhu.

Poisson na počátku 19. století prokázal souvislost mezi konceptem potenciálu a elektromagnetickým jevem. Po 7 letech byly provedeny experimenty, které ukázaly vliv proudu procházejícího dráty na magnetickou střelku.

To prokázalo kolem vodičů vzniká elektrické pole s neměnným napětím. V tématu dále pokračovali Om a Faraday. Faraday publikoval práce, kde popsal interakci nepodobných polí.

V praxi tato teorie později našla uplatnění při výrobě elektromotorů. O něco později byly jednotky měření magnetických a elektrických polí zavedeny do výpočtů fyziků.

Popis fyzikálního jevu

Není těžké detekovat přítomnost elektrického pole. K tomu je potřeba mít nabitou částici a umístit ji na konkrétní místo v prostoru.

Pokud na něj začne působit elektrická síla, bude to důkazem jeho přítomnosti.

Vlastnosti pole jsou:

• neviditelnost;
• schopnost interagovat pouze s jinými elektrickými poli;
• má vektorový směr;
• pole může přitahovat nebo odpuzovat;
• vždy vzniká kolem nabitých částic;
• koncentrace;
• heterogenita.

Na nabitou částici umístěnou v poli působí z různých bodů síly, které se liší hodnotou a směrem. K jeho určení existuje silová charakteristika pole, která se nazývá intenzita a značí se latinsky E.

Tato hodnota se rovná poměru síly k náboji, kterým na něj v určitém bodě pole působí. Pokud je v poli umístěno několik nábojů současně, pak se celková síla vypočítá jako geometrický součet všech vektorů.

Typy elektrických polí

Účinek takového jevu lze pozorovat denně v každodenním životě. Chcete-li to provést, můžete si na vlasy potřít jakékoli dielektrikum kouskem vlny nebo plastovým hřebenem. Výsledkem takových akcí bude vytvoření náboje na předmětech a kolem nich se objeví elektrické pole.

Existují následující typy:

• statický;
• indukované nebo vortexové;
• stacionární;
• magnetický.

Některé vlastnosti různých typů polí jsou stejné, ale jsou mezi nimi i značné rozdíly. Pokud je například nabitá částice nehybná, pak kolem ní existuje pouze statické pole. Jakmile se začne pohybovat, okamžitě vznikne magnetické pole. Jeho síla se bude zvyšovat s rostoucí rychlostí nabíjení.

Navíc se při pohybu magnetu objeví indukční pole. Existují také rozdíly mezi statickými a stacionárními poli. Pro udržení stacionárního stavu je tedy nutný neustálý výdej určité energie, což se u statických polí neděje.

Aplikace

Některé vlastnosti elektrického pole umožňují jejich úspěšné využití v každodenním životě. Například je schopen tvořit ionty v kapalině. Ponoření elektrod do kapalného prostředí umožňuje jeho rozdělení do několika frakcí.

Na základě těchto vlastností vzniká elektrické pole našel uplatnění v lékařství, chemii, jakýkoliv druh čištění. V medicíně například ionty ovlivňují postižená místa, čímž ničí škodlivé mikroorganismy, které se dostaly do rány, a jejich rychlé hojení.

Používají se také přístroje, které působí elektrickým polem na jednotlivé části těla, což umožňuje bodově v nich zvyšovat teplotu. V důsledku hemodynamiky se zlepšuje průtok krve a urychluje se proces hojení.

Pomocí elektrického pole se voda čistí ve speciálních zařízeních, což je široce využíváno vodohospodářskými organizacemi. Pod jeho vlivem se v sedimentačních nádržích odděluje čistá voda od škodlivých nečistot.

Stejná metoda používané při výrobě ropy k odstranění kontaminovaných látek, které narušují jeho další zpracování. V současné době probíhá vývoj v oblasti využití elektrického pole pro bezdrátový přenos elektřiny do různých zařízení.

Přitom v některých případech je nutné se před jeho působením chránit. To je zvláště široce používáno v elektronice, kde je potřeba chránit jedno pole před účinky jiného.