Pole elektryczne jest częścią składową pola elektromagnetycznego. Pojawia się wokół naładowanych ciał i cząstek. Obiekt ten jest niewidoczny, ale wyznaczenia pola elektrycznego można dokonać umieszczając w nim określony ładunek. Aby ustalić wartość ilościową, istnieje pojęcie napięcia. Jest to wielkość wektorowa i pokazuje z jaką siłą pole działa na umieszczony w nim ładunek testowy.
Zadowolony
- Historia powstania teorii
- Opis zjawiska fizycznego
- Rodzaje pól elektrycznych
- Aplikacje
Historia powstania teorii
Zanim fizycznie udowodniono istnienie tego zjawiska, specjaliści różnych szczebli starali się teoretycznie uzasadnić jego pojawienie się. Pierwsze próby podjęto pod koniec XVIII wieku, kiedy astronom Lagrange wprowadził pojęcie potencjału.
Ten wskaźnik charakteryzuje napięcie, a właściwie jest pracą, jaką pole musi wykonać, aby przesunąć ładunek z nieskończoności do określonego punktu. Nieco później Coulomb wydedukował koncepcję interakcji między naładowanymi cząstkami iw swoich eksperymentach użył równowagi torsyjnej.
Na początku XIX wieku Poisson udowodnił związek między pojęciem potencjału a zjawiskiem elektromagnetycznym. Po 7 latach przeprowadzono eksperymenty, które wykazały wpływ prądu płynącego przez przewody na igłę magnetyczną.
To udowodniło, że wokół przewodników powstaje pole elektryczne z niezmiennym napięciem. Temat kontynuowali Om i Faraday. Faraday opublikował prace, w których opisał interakcję odmiennych pól.
W praktyce teoria ta znalazła później zastosowanie w produkcji silników elektrycznych. Nieco później do obliczeń fizyków wprowadzono jednostki miary pól magnetycznych i elektrycznych.
Opis zjawiska fizycznego
Wykrycie obecności pola elektrycznego nie jest trudne. Aby to zrobić, musisz mieć naładowaną cząsteczkę i umieścić ją w określonym miejscu w przestrzeni.
Jeśli zacznie na nią działać siła elektryczna, będzie to dowód na jej obecność.
Właściwości pola to:
- niewidzialność;
- zdolność do interakcji tylko z innymi polami elektrycznymi;
- ma kierunek wektorowy;
- pole może przyciągać lub odpychać;
- zawsze powstaje wokół naładowanych cząstek;
- stężenie;
- niejednorodność.
Na naładowaną cząstkę umieszczoną w polu oddziałują z różnych punktów siły o różnej wartości i kierunku. Aby to określić, istnieje siła charakterystyczna dla pola, która nazywa się intensywnością i jest oznaczona łaciną E.
Wartość ta jest równa stosunkowi siły do ładunku, z jakim działa na niego w określonym punkcie pola. Jeśli kilka ładunków zostanie jednocześnie umieszczonych w polu, całkowita siła jest obliczana jako suma geometryczna wszystkich wektorów.
Rodzaje pól elektrycznych
Efekt tego zjawiska można zaobserwować na co dzień w życiu codziennym. Aby to zrobić, możesz natrzeć dowolny dielektryk kawałkiem wełny lub plastikowym grzebieniem na włosach. Rezultatem takich działań będzie wytworzenie ładunku na przedmiotach, a wokół nich pojawi się pole elektryczne.
Istnieją następujące typy:
- statyczny;
- indukowane lub wirowe;
- stacjonarny;
- magnetyczny.
Niektóre właściwości różnych typów pól są takie same, ale występują między nimi również znaczne różnice. Na przykład, jeśli naładowana cząstka jest nieruchoma, wokół niej istnieje tylko pole statyczne. Jak tylko zacznie się poruszać, natychmiast pojawi się pole magnetyczne. Jego siła będzie rosła wraz ze wzrostem prędkości ładowania.
Ponadto podczas ruchu magnesu pojawi się pole indukcyjne. Istnieją również różnice między polami statycznymi i stacjonarnymi. Tak więc, aby utrzymać stan stacjonarny, konieczny jest stały wydatek pewnej ilości energii, co nie ma miejsca w przypadku pól statycznych.
Aplikacje
Niektóre właściwości pola elektrycznego pozwalają z powodzeniem wykorzystywać je w życiu codziennym. Na przykład jest zdolny do tworzenia jonów w cieczy. Zanurzenie elektrod w ciekłym medium pozwala na podział na kilka frakcji.
Na podstawie tych właściwości pole elektryczne znalazł zastosowanie w medycynie, chemii, wszelkiego rodzaju czyszczenie. Na przykład w medycynie jony wpływają na dotknięte obszary, niszcząc w ten sposób szkodliwe mikroorganizmy, które dostały się do rany i ich szybkie gojenie.
Wykorzystywane są również urządzenia działające polem elektrycznym na poszczególne części ciała, co pozwala na punktowe podwyższenie w nich temperatury. W wyniku hemodynamiki poprawia się przepływ krwi i przyspiesza proces gojenia.
Za pomocą pola elektrycznego woda jest oczyszczana w specjalnych konstrukcjach, co jest szeroko stosowane przez przedsiębiorstwa wodociągowe. Pod jego wpływem czysta woda jest oddzielana od szkodliwych zanieczyszczeń w osadnikach.
Ta sama metoda używany w produkcji oleju do usuwania zanieczyszczonych substancji, które zakłócają jego dalszą obróbkę. Obecnie trwają prace nad wykorzystaniem pola elektrycznego do bezprzewodowego przesyłania energii elektrycznej do różnych urządzeń.
Jednocześnie w niektórych przypadkach konieczne jest zabezpieczenie się przed jego skutkami. Jest to szczególnie szeroko stosowane w elektronice, gdzie istnieje potrzeba ochrony jednego pola przed oddziaływaniem drugiego.
