השדה החשמלי הוא חלק מרכיב מהשדה האלקטרומגנטי. הוא מופיע סביב גופים וחלקיקים טעונים. חפץ זה אינו נראה, אך ניתן לבצע את קביעת השדה החשמלי על ידי הנחת מטען מסוים בו. כדי לבסס ערך כמותי, יש את מושג המתח. זוהי כמות וקטורית ומראה באיזה כוח השדה פועל על מטען הבדיקה המוצב בו.
תוֹכֶן
- ההיסטוריה של הופעת התיאוריה
- תיאור של תופעה פיזיקלית
- סוגי שדות חשמליים
- יישומים
ההיסטוריה של הופעת התיאוריה
לפני שקיומה של תופעה זו הוכח פיזית, מומחים מדרגים שונים ניסו לבסס תיאורטית את הופעתה. הניסיונות הראשונים נעשו בסוף המאה ה-18, כאשר האסטרונום לגראנז' הציג את מושג הפוטנציאל.
מחוון זה מאפיין את המתח, ולמעשה הוא העבודה שעל השדה לבצע כדי להעביר את המטען מאינסוף לנקודה הספציפית שלו. מעט מאוחר יותר, קולומב הסיק את הרעיון של אינטראקציה בין חלקיקים טעונים; עבור הניסויים שלו, הוא השתמש במאזן פיתול.
בתחילת המאה ה-19 הוכיח פויסון את הקשר בין מושג הפוטנציאל לתופעה אלקטרומגנטית. לאחר 7 שנים נערכו ניסויים שהראו את ההשפעה על המחט המגנטית על ידי הזרם הזורם דרך החוטים.
זה הוכיח את זה נוצר שדה חשמלי סביב המוליכים עם מתח בלתי משתנה. הנושא המשיך עוד יותר על ידי אום ופאראדיי. פאראדיי פרסם עבודות שבהן תיאר את האינטראקציה בין תחומים שונים.
בפועל, תיאוריה זו מצאה מאוחר יותר יישום בייצור מנועים חשמליים. מעט מאוחר יותר, יחידות המדידה של שדות מגנטיים וחשמליים הוכנסו לחישובים של פיזיקאים.
תיאור של תופעה פיזיקלית
לא קשה לזהות נוכחות של שדה חשמלי. כדי לעשות זאת, אתה צריך שיהיה לך חלקיק טעון ולמקם אותו במקום מסוים בחלל.
אם יתחיל לפעול עליו כוח חשמלי, זו תהיה הוכחה לנוכחותו.
מאפייני השדה הם:
- אי נראות;
- היכולת ליצור אינטראקציה רק עם שדות חשמליים אחרים;
- יש לו כיוון וקטור;
- השדה יכול למשוך או להדוף;
- תמיד מתעורר סביב חלקיקים טעונים;
- ריכוז;
- ההטרוגניות.
חלקיק טעון המונח בשדה מופעל מנקודות שונות על ידי כוחות שונים בערכם ובכיוון. כדי לקבוע את זה, יש כוח אופייני לשדה, שנקרא עוצמה ומסומן ב-E הלטינית.
ערך זה שווה ליחס בין הכוח למטען שבו הוא פועל עליו בנקודה מסוימת בשדה. אם מספר מטענים ממוקמים בו-זמנית בשדה, אז הכוח הכולל מחושב כסכום הגיאומטרי של כל הוקטורים.
סוגי שדות חשמליים
ניתן לראות את ההשפעה של תופעה זו מדי יום בחיי היומיום. כדי לעשות זאת, אתה יכול לשפשף כל דיאלקטרי עם חתיכת צמר או מסרק פלסטיק על השיער שלך. התוצאה של פעולות כאלה תהיה יצירת מטען על עצמים, ושדה חשמלי יופיע סביבם.
יש את הסוגים הבאים:
- סטָטִי;
- מושרה או מערבולת;
- יַצִיב;
- מַגנֶטִי.
חלק מהמאפיינים של סוגים שונים של שדות זהים, אבל יש ביניהם גם הבדלים משמעותיים. לדוגמה, אם חלקיק טעון הוא נייח, אז רק שדה סטטי קיים סביבו. ברגע שהוא מתחיל לזוז, אז מיד יהיה שדה מגנטי. כוחו יגדל עם עליית מהירות הטעינה.
בנוסף, יופיע שדה אינדוקטיבי במהלך תנועת המגנטי. ישנם גם הבדלים בין שדות סטטיים לנייחים. לכן, כדי לשמור על מצב נייח, יש צורך בהוצאה קבועה של אנרגיה מסוימת, מה שלא קורה עם שדות סטטיים.
יישומים
כמה מאפיינים של השדה החשמלי מאפשרים להשתמש בהם בהצלחה בחיי היומיום. לדוגמה, הוא מסוגל ליצור יונים בנוזל. טבילה של אלקטרודות בתווך נוזלי מאפשרת את חלוקתה למספר שברים.
בהתבסס על מאפיינים אלה, השדה החשמלי נמצא יישום ברפואה, כימיה, כל סוג של ניקיון. ברפואה, למשל, יונים משפיעים על האזורים הפגועים, ובכך משמידים מיקרואורגניזמים מזיקים שנכנסו לפצע, וריפוי מהיר שלהם.
נעשה שימוש גם במכשיר הפועל עם שדה חשמלי על חלקים בודדים של הגוף, המאפשר לך להעלות באופן נקודתי את הטמפרטורה בהם. כתוצאה מהמודינמיקה, זרימת הדם משתפרת ותהליך הריפוי מואץ.
על ידי שימוש בשדה חשמלי, מים מטוהרים במבנים מיוחדים, הנמצאים בשימוש נרחב על ידי ארגוני שירות מים. בהשפעתו, מים נקיים מופרדים מזיהומים מזיקים במיכלי שיקוע.
אותה שיטה משמש בהפקת נפט להסיר חומרים מזוהמים המפריעים להמשך העיבוד שלו. נכון לעכשיו, מתנהלים התפתחויות בשימוש בשדה חשמלי להעברת חשמל אלחוטית למכשירים שונים.
יחד עם זאת, במקרים מסוימים יש צורך להגן על עצמו מפני השפעותיו. זה נמצא בשימוש נרחב במיוחד באלקטרוניקה, שבה יש צורך להגן על שדה אחד מהשפעותיו של אחר.
