Dielektrika och ledare i ett elektriskt fält

Dielektrikum och ledare i ett elektriskt fält - temat för artikeln. Följande är de fysikaliska processer som sker i och utanför kroppen. Uppmanas att läsa recensioner på ämnet elektrisk potential och spänning.

Elektricitet och magnetism

Elektricitet har varit känd sedan urminnes tider, men andra uppgifter förutom ett erkännande av förekomsten av fenomenet inte leder. Vi lärde oss bara att den statiska friktionen är möjligt att uppnå, och fallet avstannat. Det är svårt att säga att offentligt förut, men geologer tror att magnetism är känd för att folk åtminstone sedan V-talet f Kr. Rön tyder på att de magnetiserade bitar av sten som används för det okända i dagens Turkiet.

Det är känt att systematisering av uppgifter om magnetism började tidigare. Pionjären var nu känd tack vare ett enda dokument, Peregrine. I 1269 skrev han ett manuskript, som han beskrev och systematiserade uppgifter på magneter, föreslog en metod för orientering i rymdfärder. Från latinets "Peregrinus", "Pilgrim" - resenären. Redan under det första århundradet magnet egendom aktivt utnyttjas av kinesiska sjömän. Peregrine dissekerade ett antal egenskaper:

1. Magneten alltid ligger i riktning från norr till söder. Därför finner de två polerna. Samma namn avvärja och locka motsatt.
2. Om magneten avbrott i halv, resulterar i två helt separata stycke med de fulla egenskaperna hos den ursprungliga. Få pole individuellt med enkla medel kommer inte att fungera.

När det gäller el, fysik ge högsta prioritet till Gilbert. Denne man skapade en avhandling där han samlade och systematiserade tillgängliga data, en hel del experimenterande på egen hand. Gilbert, tillfällighet engagerade i jämförelse med magnetism och elektricitet. Genom 1600 ingen tänkt på förhållandet mellan materia och hade inget att bevisa. Gilbert fann att el - i sin förståelse - det anses vara en svag ämne: avgiften lätt tvättas bort med vatten, skärmad och kännetecknas av en liten styrka av interaktion. För teori och framtida generationer har gjort en viktig iakttagelse:

• Magnetisk bollen från malmen - Gilbert kallade honom Terrell - beter sig som en grund med känslan av åtgärder på kompassen.
• Elektrisk interaktion propagerar rakt. Följaktligen Gilbert var först med att korrekt kännefältlinjerna.

Det tog två århundraden för att mänskligheten, för att hitta en liknande effekt i tråden med strömmen. Ovanstående leder till slutsatsen att studierna försvårades, förutom inkvisitionen, bristen på el generator - det finns inget att utföra experiment. Gnugga bärnsten hår tråkiga och ineffektiva. Hilbert illustration (se. Fig.) Uppmanas forskarna att studera strukturen av kraftlinjer i framtiden bidra till att förklara beteendet hos dielektrikum och ledare i ett magnetfält.

Gilbert krediteras med första systematisering av material. Han letade efter en substans som visar förmåga att elektrifieringen var olika listor. I den sista klassen fick de flesta metaller, de första - dielektrikum. Idag fann det att statisk elektricitet är det möjligt att fördela nästan alla kroppen. Men friktions förvärvar ovanliga egenskaper dielektrika med fördel. Sålunda, Gilbert först systematiserade material, även vid tiden i 1600 var inte ge tillfredsställande förklaringar.

Det förmodas att den första elektrostatiska generatorn uppfanns av Otto von Guericke. Svavel spinn bollen skenaxeln gnuggas med handflatorna observera gnista elektrisk urladdning. Gericke fann omfördelning av statisk elektricitet på ytan av olika organ. Baserat på den etablerade generatorn började experimentera, till mitten av århundradet materialen XVIII var uppdelade i klasser (ledare och isolatorer) och tecknet för laddningen hos den resulterande friktionen. Det fanns en harts (negativ) och glaset (positiv) el.

Ytterligare experiment möjliggörs genom att använda balans torsion (på en tunn tråd) för att fastställa lagen om attraktion och repulsion mellan laddningarna. Det gjorde Charles Coulomb. Han beskrev att kvantifiera interaktionen kraften bekräftade antagandet av linjäritet Hilbert kraftlinjer av elektriska laddningar. Det tog nästan två århundraden. Coulomb lag tillät forskarna att ge den första förklaringen om beteendet hos dielektrikum och ledare i ett elektriskt fält. Även då den presenterar en nyfiken anordning som kan överraskning och en skeptiker ...

Elektroforus

Om beteendet hos dielektrikum i ett elektriskt fält under en lång tid förblev outforskade grund Metaller Volta lärt sig mer om el och senare kunde uppfinna den berömda galvanisk källa ström. Vi talar om elektroforuse. Enheten är inte särskilt välkänd i Ryssland, rörde upp sinnena hos västerländska forskare, nu fungerar som en oumbärlig del av elevernas aktiviteter. Anordningen är nu att visa (och bevisa), båda ledarna beter sig i ett elektriskt fält.

Elektroforus - statisk generator med manuell återställning, metall utskrift fast storlek, är det bästa sättet att visa statisk elektricitet. Föreställa sig att den runda substrat av trä limmas tunnaste gummiarket. Volta sade att en tjock bit uppvisar sämre egenskaper. Men han kunde inte förklara orsaken. I forna tider folk inte vet att isolatorerna har förmågan att lagra energi i det elektriska fältet i den interna strukturen. Principen används nu i de flesta av kondensatorer.

Ett tunt stycke av mindre fältenergi absorberas och mer kvar på ytan i form av laddning. Friktion snabbt tas upp till standard. Detta faktum pekade Volta. Obligatorisk däck gnugga. Volta gjorde detta bra bit ull i flera minuter.

Den slutliga stroke designen eras tunn metallskiva helt täcker gummi. Tjockleken väljs mindre att egenskaperna hos ledaren i det elektriska fältet dök ljusare. Det som hände i elektroforuse:

1. Operatör gnuggade gummi till bildning av en tät elektron statisk laddning.
2. Jag rensade ull och föll ovanpå metallskivan.
3. Dirigent elektrifierade inflytande. Eftersom ytgrovheten av kontaktpunkterna som utövas lite, är bottenskiva positivt laddad. Detta orsakas av utflödet av elektroner ut översta fältet (se. nedan).
4. Då operatören kort jorda den övre delen av skivan en lätt beröring och bryta ytan.
5. På undersidan av metallen "utskrift" statisk förblev fritt positiv laddning.

Erfarenheterna upprepades dussintals gånger. Vittnen säger om de hundratals, och Volta sade att "svårt att bli av med vätskan gummi" och erbjöd sig att göra det solljus, ljuslåga, och andra kraftfulla verktyg. För att förstå hur det fungerar elektroforus, måste du ha en förståelse för beteendet hos en ledare i ett elektriskt fält.

Beteende ledare i ett elektriskt fält

Division med ledare, halvledare och isolatorer villkorliga. Ingen tydlig gräns gradering utförs av särskilda ämnen ledningsförmåga. Ledare väl ledande, dielektriskt praktiskt taget utan nämnda kvalitet.

Betrakta fallet med ett likformigt fält med raka och inbördes parallella kraftlinjer, som i de flesta fysik läroböcker. Placerades i ett konstant fält metall börjar att laddas med statisk elektricitet, såsom beskrivits ovan. Betydelse: spänningsledningar gå i den riktning du vill flytta en positiv laddning - så bestämde sig för att Franklin. Men elektronerna är negativa, simma mot strömmen.

Som ett resultat av ledarmönstret från källfältet ackumuleras överskotts bärare med negativt tecken. En metall ände motsatt positiv. Processen är som följer:

1. Fältet tränger metallen.
2. Explorer är full av fria laddningsbärare som rör sig längs fältlinjerna.
3. Omfördelningsprocessen går fram riktiga fältelektron banor och fria atomer balanserar yttre påverkan.
4. Vid denna konstanta elektriska fält effekt är uttömd.

Vad händer om fältstyrkan inte är konstant över tiden? Låt oss säga, på ytan av det infallande elektromagnetiska vågor, vilket gör att växelrörelsen hos elektronerna i båda riktningarna, vilket orsakar en reaktion elektromagnetisk våg. Så har ledaren en skärmningsegenskaper. Påverkar endast hälften av det har bevisats i teorin om dynamiken i utbredning. För att bli en komplett avskärmning effekt krävs det att marken metall. Vad görs i praktiken.

dielektriskt beteende i ett elektriskt fält

Sammanhängande teori om beteendet hos dielektrikum i ett elektriskt fält i dag inte. Fysiker förklara vad som händer på detta sätt: i de tjocka ämnen finns dipoler bildade av den komplexa strukturen hos polymeren eller amorf. Storlek strukturer ligger inom nanoteknik. Molekyler har elastiska egenskaper, genomträngande inuti fältet styr dem därefter. Den positiva delen är förskjuten längs riktningen av fältet, och den negativa - mot.

Den dielektriska fält kan lagra energi. Det används i kondensatorer. Det visas att deras kapacitet ökas i det antal gånger som är lika med permittiviteten hos materialet placerat mellan elektroderna (luft och vakuumvärdet är 1). Vi kommer att beskriva vad som händer:

1. Kondensatorn kan ladda endast upp till nivån för den pålagda spänningen.
2. Mellan plattorna skapar ett fält. Dess intensitetsnivå beräknas genom skillnaden av elektriska potentialer.
3. Fältet verkar på isolatorn. Dipoler inne start styras så att lätt lossa spänningsfältet.
4. Som ett resultat, är spänningen över plattorna reduceras, laddningsprocessen startas på nytt, till gränsen bestäms av vilken typ av dielektriskt. Vi talar om permeabilitet ämnet.

Dielektrikum i fritt tillstånd har uttryckt laddning, denna effekt kallas polarisering - skapandet av fältet. Rotationen av dipolerna anses vara en mekanism som yttrar sig under yttre påverkan. För det andra, de grundläggande avgifterna utöver börjar glida isär. Dipol sträckt. elastiska krafterna gör bidrag till området för energilagring hos dielektrikumet.

Statisk laddning på materialet inte kan tillämpas inflytande. De är väl elektrifierade av friktion och beröring. Vad ingenjörer är medvetna om oljebranschen. Massa tar ansträngning att förhindra elektrifiering av bränslet, vilket resulterar i en explosiv situation. Det underlättas av att laddningen tenderar att stanna på ytan av ämnet. Och speciella kammar enkelt utföras neutralisering. De ger den till oljeflödesbana och avlägsnas på jord överladdning.