Elektrivälja definitsioon: omadused, kuidas see tekib ja selle rakendamine

Elektriväli on elektromagnetvälja koostisosa. See ilmub laetud kehade ja osakeste ümber. See objekt on nähtamatu, kuid elektrivälja saab määrata, asetades sellesse teatud laengu. Kvantitatiivse väärtuse määramiseks on pinge mõiste. See on vektorsuurus ja näitab, millise jõuga väli mõjub sellesse asetatud testlaengule.

Teooria tekkimise ajalugu

Enne kui selle nähtuse olemasolu füüsiliselt tõestati, püüdsid eri astme spetsialistid selle välimust teoreetiliselt põhjendada. Esimesed katsed tehti 18. sajandi lõpus, kui astronoom Lagrange võttis kasutusele potentsiaali mõiste.

See indikaator iseloomustab pinget ja tegelikult on see töö, mida väli peab tegema, et viia laeng lõpmatusest selle konkreetsesse punkti. Veidi hiljem tuletas Coulomb välja laetud osakeste vahelise interaktsiooni kontseptsiooni; oma katsetes kasutas ta torsioonbilanssi.

19. sajandi alguses tõestas Poisson seost potentsiaali mõiste ja elektromagnetilise nähtuse vahel. 7 aasta pärast viidi läbi katsed, mis näitasid juhtmete kaudu voolava voolu mõju magnetnõelale.

See tõestas seda juhtide ümber tekib elektriväli muutumatu pingega. Teemat jätkasid Om ja Faraday. Faraday avaldas teoseid, kus kirjeldas erinevate väljade koostoimet.

Praktikas leidis see teooria hiljem rakendust elektrimootorite valmistamisel. Veidi hiljem võeti füüsikute arvutustesse ka magnet- ja elektrivälja mõõtühikud.

Füüsikalise nähtuse kirjeldus

Elektrivälja olemasolu pole keeruline tuvastada. Selleks peab sul olema laetud osake ja asetada see ruumis kindlasse kohta.

Kui elektrijõud hakkab sellele mõjuma, on see tõend selle olemasolust.

Välja omadused on:

• nähtamatus;
• võime suhelda ainult teiste elektriväljadega;
• sellel on vektori suund;
• väli võib meelitada või tõrjuda;
• tekib alati laetud osakeste ümber;
• keskendumine;
• heterogeensus.

Välja asetatud laetud osakesele mõjuvad erinevatest punktidest jõud, mille väärtus ja suund erinevad. Selle määramiseks on väljale iseloomulik jõud, mida nimetatakse intensiivsuseks ja mida tähistatakse ladina E-ga.

See väärtus võrdub jõu ja laengu suhtega, millega see mõjub talle välja teatud punktis. Kui väljale asetatakse korraga mitu laengut, arvutatakse kogujõud kõigi vektorite geomeetrilise summana.

Elektriväljade tüübid

Selle nähtuse mõju võib igapäevaelus jälgida. Selleks võite hõõruda villatüki või plastkammiga mis tahes dielektrikuid juustele. Selliste toimingute tulemusena tekib objektidele laeng ja nende ümber tekib elektriväli.

Seal on järgmised tüübid:

• staatiline;
• indutseeritud või keeris;
• statsionaarne;
• magnetiline.

Mõned eri tüüpi väljade omadused on samad, kuid nende vahel on ka olulisi erinevusi. Näiteks kui laetud osake on paigal, siis eksisteerib tema ümber ainult staatiline väli. Niipea kui see liikuma hakkab, tekib kohe magnetväli. Selle tugevus suureneb laadimiskiiruse suurenedes.

Lisaks tekib magneti liikumise ajal induktiivne väli. Samuti on erinevusi staatiliste ja statsionaarsete väljade vahel. Seega on statsionaarse oleku säilitamiseks vaja pidevalt kulutada teatud energiat, mida staatiliste väljade puhul ei juhtu.

Rakendused

Mõned elektrivälja omadused võimaldavad neid igapäevaelus edukalt kasutada. Näiteks on see võimeline moodustama vedelikus ioone. Elektroodide sukeldamine vedelasse keskkonda võimaldab selle jagada mitmeks fraktsiooniks.

Nende omaduste põhjal elektriväli leidis rakendust meditsiinis, keemias, igasugune puhastus. Näiteks meditsiinis mõjutavad ioonid kahjustatud piirkondi, hävitades seeläbi haava sattunud kahjulikke mikroorganisme ja nende kiiret paranemist.

Kasutatakse ka aparaate, mis mõjuvad elektriväljaga üksikutele kehaosadele, mis võimaldab nendes temperatuuri sihiti tõsta. Hemodünaamika tulemusena paraneb verevool ja paranemisprotsess kiireneb.

Elektrivälja abil puhastatakse vett spetsiaalsetes konstruktsioonides, mida kasutavad laialdaselt vee-ettevõtete organisatsioonid. Selle mõjul eraldatakse settepaakides puhas vesi kahjulikest lisanditest.

Sama meetod kasutatakse õlitootmises saastunud ainete eemaldamiseks, mis segavad selle edasist töötlemist. Praegu on käimas elektrivälja kasutamise arendused elektri juhtmevabaks edastamiseks erinevatesse seadmetesse.

Samas on mõnel juhul vaja end selle mõjude eest kaitsta. Seda kasutatakse eriti laialdaselt elektroonikas, kus on vajadus kaitsta üht valdkonda teise mõjude eest.