השדה החשמלי הוא אחד המושגים התיאורטיים המסבירים את תופעות האינטראקציה בין גופים טעונים.לא ניתן לגעת בחומר, אבל אפשר להוכיח קיום, שנעשה במהלך מאות ניסויים בשטח.
אינטראקציה של גופים טעונים
הם נהגו להתייחס לתיאוריות מיושנות כאוטופיות, בעוד שאנשי המדע אינם מטופשים כלל.היום ההוראה של פרנקלין בנוזל חשמלי, הפיזיקאי הבולט אפינוס, מגוחכת, הקדישה מסה שלמה.חוק קולומב התגלה באופן ניסיוני על בסיס משקולות טורסיות, וגיאורג אום השתמש בשיטות דומות בהפקת המשוואה הידועה לפלח שרשרת.אבל מה מסתתר מאחורי כל זה?
הם חייבים להודות כי השדה החשמלי הוא פשוט תיאוריה אחרת, לא נחות לנוזל פרנקלין.כיום ישנן שתי עובדות על החומר:
- שדה חשמלי קבוע קיים סביב גוף טעון.ישנם שני סימנים של חלקיקים, חפצים יכולים למשוך, להדוף.הם מלמדים בבית הספר, אין טעם לדבר על הנושא כאן.חוזק השדה מציין באיזה כיוון הכוח יפעל על חלקיק בעל טעון חיובי - לכן, הוא כמות וקטורית.הגוף מוקף בקווים של שקילות, בכל נקודה שבה הכיוון הוא ייחודי.עבור נקודת הצבע לסנן קרעים לצדדים.הכיוון נקבע על ידי השלט: הווקטורים נוטים להיות חיוביים.
קווי שדה חשמליים
- השדה החשמלי משתנה בזמן ובמרחב.על פי משוואות מקסוול, היא מייצרת משוואה מגנטית, המתוארת על ידי חוק דומה.הווקטורים של השדות מוטלים במטוסים מנוגדים זה לזה, הם נמצאים ביחסים קרובים.גל אלקטרומגנטי, הנפוץ בחיי היומיום, טכנולוגיה להעברת מידע דרך האוויר.
העובדות כאמור הניחו את הבסיס להבנה המודרנית של אינטראקציות בטבע, והן עמוד השדרה של התיאוריה של אינטראקציה קרובה.בנוסף המדענים שלה לשים קדימה הנחות אחרות על מהות התופעה נצפתה.התיאוריה של פעולה לטווח קצר פירושה התפשטות מיידית של כוח ללא השתתפות האתר.מכיוון שתופעות קשות יותר לגעת מאשר בתחום החשמלי, פילוסופים רבים מכנים דעות כאלו אידיאליסטיות.בארצנו הם זכו לביקורת מוצקה על ידי השלטונות הסובייטיים, משום שכידוע לכם, הבולשביקים לא אהבו את אלוהים, ניקרו בכל הזדמנות את הרעיון של קיומו של משהו "התלוי ברעיונותינו ובפעולותינו"( לימוד יכולות העל של ג'ונה).
פרנקלין הסביר חיובי חיובי, שלילי של גופים עם עודף, חוסר של נוזל חשמלי.
מאפייני השדה החשמלי
השדה החשמלי מתואר בעוצמת כמות וקטורית.חץ שהכיוון שלו עולה בקנה אחד עם הכוח הפועל בנקודה אחת על מטען חיובי ביחידה, האורך פרופורציונאלי למודול הכוח.לפיזיקאים נוח להשתמש בפוטנציאל.הערך הוא סקלרי, הוא פשוט יותר לדמיין את הטמפרטורה כדוגמה: בכל נקודה בחלל ערך כלשהו.תחת הפוטנציאל החשמלי להבין את העבודה נעשה להעביר תשלום אחד מנקודת אפס פוטנציאל לנקודה מסוימת.
פוטנציאל חשמלי
השדה המתואר על ידי השיטה המצוינת לעיל נקרא irrotational.לפעמים המכונה פוטנציאל.הפונקציה של פוטנציאל שדה חשמלי היא רציפה, המשתנה בצורה חלקה לאורך שטח.כתוצאה מכך, אנו בוחרים נקודות של שווה פוטנציאל, משטחים מתקפלים.עבור תשלום יחיד, כדור: עוד אובייקט, שדה חלש( חוק קולומב).משטחים נקראים equipotential.
כדי להבין את משוואות מקסוול, לקבל את הרעיון של כמה מאפיינים של שדה וקטור:
- שיפוע של הפוטנציאל החשמלי נקרא וקטור, הכיוון עולה בקנה אחד עם הצמיחה המהירה ביותר של פרמטר השדה.הערך גדול יותר, כך המשתנה מהיר יותר.שיפוע מערך פוטנציאלי קטן יותר גדול יותר מכוונת:
- שיפוע הוא מאונך על פני השטח הפוטנציאלי.
- ככל שהדרגתי גדול יותר, כך מקרוב המיקום של המשטחים הפוטנציאליים השונים זה מזה על ידי כמות מסוימת של פוטנציאל של השדה החשמלי.
- שיפוע הפוטנציאל, שנלקח עם סימן ההפך, הוא כוח השדה החשמלי.
פוטנציאל חשמלי.מעבר צבע "
- סטייה הוא ערך סקלרי המחושב עבור וקטור כוח השדה החשמלי.זה אנלוגי של שיפוע( עבור וקטורים), מראה את שיעור השינוי גודל.הצורך בהכנסת מאפיינים נוספים: שדה הווקטור נטול שיפוע.כתוצאה מכך, נדרש אנלוגי מסוים לתיאור - סטייה.הפרמטר בסימון המתמטי דומה לשיפוע, הנקרא על ידי האות היוונית nabla, משמש עבור כמויות וקטוריות.
- הרוטור של שדה וקטור נקרא מערבולת.מבחינה פיזית, הערך הוא אפס עם שינוי אחיד בפרמטר.אם הרוטור הוא לא אפס, סימני כיפוף סגורים מופיעים.בתחומים אפשריים של חיובים נקודתיים, מעצם הגדרתם, אין מערבולת.לא בהכרח קווי המתח במקרה זה הם פשוטים.פשוט לשנות בצורה חלקה, מבלי ליצור מערבולת.שדה עם רוטור nonzero נקרא לעתים קרובות שדה solenoidal.לעתים קרובות נעשה שימוש נרדף - מערבולת.
- השטף הכולל של הווקטור מיוצג על ידי אינטגרל על פני השטח של המוצר של עוצמת השדה החשמלי על פני השטח היסודי.הגודל המרבי של יכולת הגוף נוטה לאפס הוא הבדלי השדה.המושג של הגבול נלמד על ידי המעמדות הבכירים של בית הספר התיכון, התלמיד יכול לעשות קצת רעיון לדיון.
משוואות מקסוול מתארות שדה חשמלי משתנה בזמן ומראות שבמקרים כאלה מתרחש גל.זה נחשב להיות אחד הנוסחאות מציין את היעדר בטבע של מטענים מגנטיים מבודדים( מוטות).לפעמים בספרות אנו פוגשים מפעיל מיוחד - Laplacian.זה מסומן כמו nabla מרובע, מחושב עבור כמויות וקטוריות, מייצג את שיפוע של שיפוע השדה.
באמצעות מתמטיקה, מתמטיקאים ופיסיקאים לחשב שדות חשמליים ומגנטיים.לדוגמה, הוכח: פוטנציאל סקלרי יכול להיות רק בשדה irrotational( נקודה חיובי).אקסיומות אחרות הומצאו.השדה מערבולת הרוטור הוא נטול סטייה.
אקסיומות דומות נלקחות בקלות כבסיס לתיאור התהליכים המתרחשים במכשירים קיימים.Antigravity, מנוע תנועה מתמדת יהיה סיוע טוב לכלכלה.אם אף אחד לא הצליח לשים את התיאוריה של איינשטיין הלכה למעשה, ההתפתחויות של ניקולה טסלה נחקרות על ידי חובבים.חסר רוטור, סטייה.
היסטוריה קצרה של פיתוח של שדה חשמלי
- אבן הדרך הראשונה היא המבוא של הרעיון של הפוטנציאל לתוך השימוש מדע על ידי לגראנז '.הפרמטר בתיאוריית החשמל מאפיין את עוצמת השדה.האסטרונום הגדול הציג פוטנציאל ביחס למכניקה השמימית בשנת 1773.
- בשנת 1785, Coulomb באמצעות משקולות torsional נגזר באופן אמפירי את חוק האינטראקציה בין חיובים חשמליים.
- בשנת 1812, פויסון קישר את מושג הפוטנציאל עם תופעות חשמליות ומגנטיות.
- בשנת 1819, הראה Oersted באופן אמפירי: מחט מגנטית יכולה להיות מוטה על ידי זרם זורם דרך מנצח( ראה אינדוקציה מגנטית), יצירת שדה חשמלי עגול של אינטנסיביות מתמדת סביבו.
- 1827 - גאורג אום נגזר חוק המקשר בין מתח לערכים נוכחיים באמצעות התנגדות של קטע במעגל.השפעת השדה על המחט המגנטית שימשה.הכוח הנוסף נמדד באמצעות איזון פיתול.
גיאורג אום
- בשנת 1831, מ 'פאראדיי מפרסם יצירות על אלקטרומגנטיות, מראה את הקשר של שני שדות הטרוגניים, מסביר את הצד המעשי של הבעיה( מנוע חשמלי).פאראדיי עסק בשאלות באותו זמן במשך כמעט 10 שנים, הוא לא העז לפרסם את המתאר, נעצר על ידי ביקורת של המורה שלו דייווי, אשר נחשב את הרעיון של גניבה ספרותית( ראה ויקיפדיה).השקפותיו של המדען מצאו תגובה חמה בלבם של המטריאליסטים.לדברי מ 'פאראדיי, השדה מתפשט במהירות סופית באתר( מהירות האור הידועה בפיסיקה).
- שלטון לנץ שנגזר בשנת 1833 הוביל לגילוי ב -1838 של הפיכת המכונות החשמליות( מעבודה לדור אנרגיה).
- במחצית השנייה של המאה XIX, יחידות מדידה של שדות מגנטיים וחשמליים הוכנסו( טסלה הופיע במחצית השנייה של המאה XX כאשר מערכת SI של יחידות אושרה).
- בשנת 1973, מקסוול בפעם הראשונה תיאר את התיאוריה ב מסה על חשמל ומגנטיות של הקשר של שדות חשמליים מגנטיים, חיזוק משוואות.
ניסוח התיאוריה היה ואחריו יצירות רבות על יישום של שדות חשמליים אלקטרומגנטיים בפועל, המפורסם שבהם ברוסיה לשקול ניסיון של פופוב בהעברת מידע דרך האוויר.התעוררו כמה שאלות.התיאוריה הדקה של מקסוול היא חסרת אונים להסביר את התופעות שנצפו במהלך המעבר של גלים אלקטרומגנטיים באמצעות מדיה מיננת.פלאנק הציע שאנרגיה קורנת נפלעת במנות מטריות, שנקראת מאוחר יותר קוואנטה.עקיפה של אלקטרונים בודדים, שהוכיחו בחביבות על ידי Youtube בגרסה האנגלית, התגלה בשנת 1949 על ידי הפיזיקאים הסובייטים.החלקיק הראה בו זמנית מאפייני גל.
זה אומר לנו כי הרעיון המודרני של שדה חשמלי קבוע לסירוגין רחוק מלהיות מושלם.אנשים רבים מכירים את אינשטיין, הם חסרי אונים להסביר מה פיסיקאי גילה.תורת היחסות של 1915 נקשרת בין שדות חשמליים, מגנטיים וחבורות.נכון, נוסחאות בצורה של חוק לא הוצגו.היום זה ידוע: יש חלקיקים נעים מהר יותר, ריבוי האור.אבן נוספת בגינה.
מערכות של יחידות עברו שינוי קבוע.בתחילה הציג GHS, המבוסס על שיטות גאוס, אינו נוח.האותיות הראשונות מציינות יחידות בסיס: סנטימטר, גרם, שנייה.כמויות אלקטרומגנטיות מתווספות ל- GHS ב- 1874 על ידי מקסוול ותומסון.ברית המועצות החלה להשתמש ב- ISS ב -1948( מטר, קילוגרם, שנייה).סוף הקרבות הונחה בשנות השישים על ידי החדרת מערכת ה- SI( GOST 9867), שבה נמדדת עוצמת השדה החשמלי ב- V / m.
שימוש בשדה החשמלי
הצטברות המטען החשמלי מתרחשת בקבלים.כתוצאה מכך נוצר שדה בין הצלחות.מאז הקיבול ישירות תלוי בגודל של וקטור עוצמת, על מנת להגדיל את הפרמטר, המרחב מלא דיאלקטרי.
בעקיפין, שדות חשמליים משמשים kinescopes, Chizhevsky נברשות, פוטנציאל הרשת שולטת התנועה של קרני צינורות אלקטרונים.למרות חוסר תיאוריה קוהרנטית, אפקטים שדה חשמלי בבסיס תמונות רבות.
