Pistevarausten välisen jännitteen laskeminen. Jännitteen määrittäminen missä tahansa sähkökentän kohdassa. Varauksen säilymisen laki

Oppitunnin tarkoitus: antaa sähkökentän voimakkuuden käsite ja sen määritelmä missä tahansa kentän kohdassa.

Oppitunnin tavoitteet:

sähkökentän voimakkuuden käsitteen muodostuminen; antaa käsite jännityslinjoista ja graafinen esitys sähkökentästä;
opettaa opiskelijoita soveltamaan kaavaa E \u003d kq / r 2 ratkaisemaan yksinkertaisia ongelmia jännityksen laskemiseksi.

Sähkökenttä on erityinen muoto aine, jonka olemassaolo voidaan arvioida vain sen toiminnan perusteella. On kokeellisesti todistettu, että on olemassa kahdenlaisia varauksia, joiden ympärillä on sähkökenttiä, joille on ominaista voimalinjat.

Graafisesti kuvaaessa kenttää on muistettava, että sähkökentän voimakkuusviivat:

älä leikkaa toisiaan missään;
niillä on alku positiivisessa varauksessa (tai äärettömässä) ja loppu negatiivisessa varauksessa (tai äärettömässä), eli ne ovat avoimia viivoja;
latausten välillä ei keskeydy missään.

Kuva 1

Positiiviset varausvoimalinjat:

Kuva 2

Negatiiviset varauksen voimalinjat:

Kuva 3

Samankaltaisten vuorovaikutteisten varausten voimalinjat:

Kuva 4

Vastakkaisten vuorovaikutteisten varausten voimalinjat:

Kuva 5

Sähkökentän tehoominaisuus on intensiteetti, joka on merkitty kirjaimella E ja jolla on mittayksiköt tai. Jännitys on vektorisuure, koska se määräytyy Coulombin voiman suhteesta yksikköpositiivisen varauksen arvoon

Coulombin lain kaavan ja voimakkuuskaavan muunnoksen seurauksena meillä on kentänvoimakkuuden riippuvuus etäisyydestä, jolla se määritetään suhteessa tiettyyn varaukseen

Missä: k– suhteellisuuskerroin, jonka arvo riippuu sähkövarausyksiköiden valinnasta.

SI-järjestelmässä N m 2 / Cl 2,

jossa e 0 on sähköinen vakio, joka on yhtä suuri kuin 8,85 10-12 C2/Nm2;

q on sähkövaraus (C);

r on etäisyys varauksesta pisteeseen, jossa intensiteetti määritetään.

Jännitysvektorin suunta on sama kuin Coulombin voiman suunta.

Sähkökenttää, jonka voimakkuus on sama kaikissa avaruuden pisteissä, kutsutaan homogeeniseksi. Avaruuden rajallisella alueella sähkökenttää voidaan pitää suunnilleen yhtenäisenä, jos kentänvoimakkuus tällä alueella muuttuu merkityksettömästi.

Useiden vuorovaikutteisten varausten kokonaiskenttävoimakkuus on yhtä suuri kuin voimakkuusvektorien geometrinen summa, joka on kenttien superpositioperiaate:

Harkitse useita jännityksen määrittämistapauksia.

1. Olkoon kaksi vastakkaista varausta vuorovaikutuksessa. Asetamme niiden väliin pistepositiivisen varauksen, jolloin tässä vaiheessa toimii kaksi intensiteettivektoria, jotka on suunnattu samaan suuntaan:

Kenttien superpositioperiaatteen mukaan kentän kokonaisvoimakkuus tietyssä pisteessä on yhtä suuri kuin voimakkuusvektorien E 31 ja E 32 geometrinen summa.

Jännitys tietyssä pisteessä määritetään kaavalla:

E \u003d kq 1 / x 2 + kq 2 / (r - x) 2

missä: r on ensimmäisen ja toisen varauksen välinen etäisyys;

x on ensimmäisen ja pistevarauksen välinen etäisyys.

Kuva 6

2. Tarkastellaan tapausta, jossa on tarpeen löytää intensiteetti pisteestä, joka on etäisyydellä a toisesta varauksesta. Jos otamme huomioon, että ensimmäisen varauksen kenttä on suurempi kuin toisen varauksen kenttä, niin intensiteetti kentän tietyssä pisteessä on yhtä suuri kuin intensiteettien E 31 ja E 32 välinen geometrinen ero.

Kaava jännitykselle tietyssä pisteessä on:

E \u003d kq1 / (r + a) 2 - kq 2 / a 2

jossa: r on vuorovaikutuksessa olevien varausten välinen etäisyys;

a on toisen ja pistevarauksen välinen etäisyys.

Kuva 7

3. Tarkastellaan esimerkkiä, jossa on tarpeen määrittää kentänvoimakkuus jollain etäisyydellä sekä ensimmäisestä että toisesta varauksesta, tässä tapauksessa etäisyydellä r ensimmäisestä ja etäisyydellä b toisesta varauksesta. Koska samannimiset varaukset hylkivät ja toisin kuin varaukset houkuttelevat, meillä on kaksi jännitysvektoria, jotka lähtevät yhdestä pisteestä, niin niiden lisäämiseksi voit soveltaa menetelmää suunnikkaan vastakkaiseen kulmaan, joka on kokonaisjännitysvektori. Löydämme vektorien algebrallisen summan Pythagoraan lauseesta:

E \u003d (E 31 2 + E 32 2) 1/2

Siten:

E \u003d ((kq 1 / r 2) 2 + (kq 2 / b 2) 2) 1/2

Kuva 8

Tämän työn perusteella seuraa, että intensiteetti missä tahansa kentän pisteessä voidaan määrittää tietämällä vuorovaikutuksessa olevien varausten suuruus, etäisyys kustakin varauksesta tiettyyn pisteeseen ja sähkövakio.

4. Aiheen korjaaminen.

Varmistustyö.

Vaihtoehto numero 1.

1. Jatka lausetta: "sähköstaattinen on ...

2. Jatka lausetta: sähkökenttä on ....

3. Miten tämän varauksen voimalinjat suunnataan?

4. Selvitä maksujen merkit:

Kotitehtävät:

1. Kaksi varausta q 1 = +3 10 -7 C ja q 2 = -2 10 -7 C ovat tyhjiössä 0,2 m etäisyydellä toisistaan. Määritä kentänvoimakkuus pisteessä C, joka sijaitsee varauksia yhdistävällä viivalla, 0,05 m etäisyydellä varauksen q 2 oikealla puolella.

2. Jossain kentän kohdassa 3 10 -4 N voima vaikuttaa 5 10 -9 C varaukseen. Selvitä kentänvoimakkuus tässä pisteessä ja määritä kentän luovan varauksen suuruus, jos piste on 0,1 metrin päässä siitä.

Oppitunnin tarkoitus: antaa sähkökentän voimakkuuden käsite ja sen määritelmä missä tahansa kentän kohdassa.

Oppitunnin tavoitteet:

sähkökentän voimakkuuden käsitteen muodostuminen; antaa käsite jännityslinjoista ja graafinen esitys sähkökentästä;
opettaa opiskelijoita soveltamaan kaavaa E \u003d kq / r 2 ratkaisemaan yksinkertaisia ongelmia jännityksen laskemiseksi.

Sähkökenttä on aineen erityinen muoto, jonka olemassaolo voidaan arvioida vain sen toiminnan perusteella. On kokeellisesti todistettu, että on olemassa kahdenlaisia varauksia, joiden ympärillä on sähkökenttiä, joille on ominaista voimalinjat.

Graafisesti kuvaaessa kenttää on muistettava, että sähkökentän voimakkuusviivat:

älä leikkaa toisiaan missään;
niillä on alku positiivisessa varauksessa (tai äärettömässä) ja loppu negatiivisessa varauksessa (tai äärettömässä), eli ne ovat avoimia viivoja;
latausten välillä ei keskeydy missään.

Kuva 1

Positiiviset varausvoimalinjat:

Kuva 2

Negatiiviset varauksen voimalinjat:

Kuva 3

Samankaltaisten vuorovaikutteisten varausten voimalinjat:

Kuva 4

Vastakkaisten vuorovaikutteisten varausten voimalinjat:

Kuva 5

Coulombin lain kaavan ja voimakkuuskaavan muunnoksen seurauksena meillä on kentänvoimakkuuden riippuvuus etäisyydestä, jolla se määritetään suhteessa tiettyyn varaukseen

Missä: k– suhteellisuuskerroin, jonka arvo riippuu sähkövarausyksiköiden valinnasta.

SI-järjestelmässä N m 2 / Cl 2,

jossa e 0 on sähköinen vakio, joka on yhtä suuri kuin 8,85 10-12 C2/Nm2;

q on sähkövaraus (C);

r on etäisyys varauksesta pisteeseen, jossa intensiteetti määritetään.

Jännitysvektorin suunta on sama kuin Coulombin voiman suunta.

Useiden vuorovaikutteisten varausten kokonaiskenttävoimakkuus on yhtä suuri kuin voimakkuusvektorien geometrinen summa, joka on kenttien superpositioperiaate:

Harkitse useita jännityksen määrittämistapauksia.

Kenttien superpositioperiaatteen mukaan kentän kokonaisvoimakkuus tietyssä pisteessä on yhtä suuri kuin voimakkuusvektorien E 31 ja E 32 geometrinen summa.

Jännitys tietyssä pisteessä määritetään kaavalla:

E \u003d kq 1 / x 2 + kq 2 / (r - x) 2

missä: r on ensimmäisen ja toisen varauksen välinen etäisyys;

x on ensimmäisen ja pistevarauksen välinen etäisyys.

Kuva 6

Kaava jännitykselle tietyssä pisteessä on:

E \u003d kq1 / (r + a) 2 - kq 2 / a 2

jossa: r on vuorovaikutuksessa olevien varausten välinen etäisyys;

a on toisen ja pistevarauksen välinen etäisyys.

Kuva 7

E \u003d (E 31 2 + E 32 2) 1/2

Siten:

E \u003d ((kq 1 / r 2) 2 + (kq 2 / b 2) 2) 1/2

Kuva 8

4. Aiheen korjaaminen.

Varmistustyö.

Vaihtoehto numero 1.

1. Jatka lausetta: "sähköstaattinen on ...

2. Jatka lausetta: sähkökenttä on ....

3. Miten tämän varauksen voimalinjat suunnataan?

4. Selvitä maksujen merkit:

Kotitehtävät:

Varausta ympäröivä sähkökenttä on todellisuutta, joka on riippumaton halustamme muuttaa jotain ja jollain tavalla vaikuttaa siihen. Tästä voimme päätellä, että sähkökenttä on yksi aineen olemassaolon muodoista, samoin kuin aineen.

Lepotilassa olevien varausten sähkökenttää kutsutaan sähköstaattinen. Tietyn varauksen sähköstaattisen kentän havaitsemiseksi sinun on lisättävä sen kenttään toinen varaus, johon tietty voima vaikuttaa. Kuitenkin ilman toisen varauksen läsnäoloa ensimmäisen varauksen sähköstaattinen kenttä on olemassa, mutta ei ilmene millään tavalla.

Jännitys E karakterisoi sähköstaattista kenttää. Intensiteetti sähkökentän tietyssä pisteessä on fysikaalinen suure, joka on yhtä suuri kuin voima, joka vaikuttaa yksikön positiiviseen varaukseen levossa, joka on asetettu kentän tiettyyn pisteeseen ja on suunnattu voiman suuntaan.

Jos "koe" positiivinen pistevaraus q pr tuodaan varauksen q luomaan sähkökenttään, siihen vaikuttaa Coulombin lain mukaan voima:

Jos eri testivaraukset q / pr, q // pr ja niin edelleen asetetaan yhteen kentän pisteeseen, niihin vaikuttaa erilaisia voimia, verrannollinen varauksen suuruuteen. Suhde F / q pr kaikille kenttään syötetyille varauksille on identtinen, ja se riippuu myös vain q:stä ja r:stä, jotka määrittävät sähkökentän tietyssä pisteessä. Tämä arvo voidaan ilmaista kaavalla:

Jos oletetaan, että q pr \u003d 1, niin E \u003d F. Tästä päätämme, että sähkökentän voimakkuus on sen tehoominaisuus. Kaavasta (2) seuraa Coulombin voiman (1) lauseke:

Kaavasta (2) voidaan nähdä, että jännityksen yksikkönä pidetään intensiteettiä tietyssä kentän kohdassa, jossa voimayksikkö vaikuttaa varausyksikköön. Siksi CGS-järjestelmässä jännityksen yksikkö on dyn / CGS q, ja SI-järjestelmässä se on N / Cl. Annettujen yksiköiden välistä suhdetta kutsutaan absoluuttiseksi sähköstaattiseksi jännitysyksiköksi (CGS E):

Intensiteettivektori suuntautuu varauksesta sädettä pitkin positiivisella varauksella, joka muodostaa kentän q +, ja negatiivisella varauksella q - kohti sädettä pitkin olevaa varausta.

Jos sähkökenttä muodostuu useista varauksista, niin testivaraukseen vaikuttavat voimat lasketaan yhteen vektorin summaussäännön mukaisesti. Siksi useista varauksista koostuvan järjestelmän vahvuus tietyssä kentän kohdassa on yhtä suuri kuin kunkin varauksen vahvuuksien vektorisumma erikseen:

Tätä ilmiötä kutsutaan sähkökenttien superposition (superpositio) periaatteeksi.

Kahden pistevarauksen - q 2 ja + q 1 - intensiteetti missä tahansa sähkökentän pisteessä voidaan löytää käyttämällä superpositiota:

Suunnikkaan säännön mukaan vektorit E 1 ja E 2 lasketaan yhteen. Tuloksena olevan vektorin E suunnan määrää rakenne, ja sen itseisarvo voidaan laskea alla olevan kaavan avulla:

Missä α on vektorien E 1 ja E 2 välinen kulma.

Tarkastellaan dipolin muodostamaa sähkökenttää. Sähköinen dipoli - tämä on järjestelmä, jonka suuruus on yhtä suuri (q \u003d q 1 \u003d q 2), mutta vastakkainen etumerkillä, varaukset, joiden välinen etäisyys on hyvin pieni verrattuna etäisyyteen sähkökentän tarkasteltaviin pisteisiin.

Sähköinen dipolimomentti p, joka on dipolin pääominaisuus ja määritellään vektoriksi, joka on suunnattu negatiivisesta varauksesta positiiviseen ja on yhtä suuri kuin dipolivarren l ja varauksen q tulo:

Lisäksi vektori on dipolin l varsi, joka on suunnattu negatiivisesta varauksesta positiiviseen ja määrittää varausten välisen etäisyyden. Molempien varausten läpi kulkevaa linjaa kutsutaan - dipoliakseli.

Määritetään sähkökentän voimakkuus pisteessä, joka sijaitsee dipoliakselilla keskellä (kuva alla a)):

Pisteessä B intensiteetti E on yhtä suuri kuin positiivisten ja negatiivisten varausten, mutta erikseen, intensiteettien E / ja E // vektorisumma. Varausten –q ja +q välillä intensiteettivektorit E / ja E // on suunnattu samaan suuntaan, joten absoluuttisena arvona tuloksena oleva intensiteetti E on yhtä suuri kuin niiden summa.

Jos meidän on löydettävä E pisteestä A, joka sijaitsee dipoliakselin jatkeella, vektorit E / ja E // suunnataan eri suuntiin, vastaavasti, absoluuttisessa arvossa, tuloksena oleva intensiteetti on yhtä suuri kuin niiden ero:

Missä r on etäisyys dipolin akselilla olevan pisteen, jossa intensiteetti määritetään, ja dipolin keskipisteen välillä.

R>>l:n tapauksessa nimittäjässä oleva arvo (l/2) voidaan jättää huomiotta, jolloin saadaan seuraava relaatio:

Missä p on sähköinen dipolimomentti.

Tämä kaava CGS-järjestelmässä on muotoa:

Nyt sinun on laskettava sähkökentän voimakkuus pisteessä C (kuva yllä b)) makaamalla kohtisuorassa, joka on palautettu dipolin keskipisteestä.

Koska r 1 \u003d r 2, yhtäläisyys tapahtuu:

Dipolin vahvuus mielivaltaisessa pisteessä voidaan määrittää kaavalla:

Missä α on dipolin varren l ja sädevektorin r välinen kulma, r on etäisyys kentänvoimakkuuden määrittämispisteestä dipolin keskustaan, p on dipolin sähkömomentti.

Esimerkki

Etäisyydellä R \u003d 0,06 m toisistaan on kaksi identtistä pistevarausta q 1 \u003d q 2 \u003d 10 -6 C (kuva alla):

On tarpeen määrittää sähkökentän voimakkuus pisteessä A, joka sijaitsee kohtisuorassa, joka on palautettu varauksia yhdistävän segmentin keskelle, etäisyydellä h = 4 cm tästä segmentistä. On myös tarpeen määrittää jännitys pisteessä B, joka sijaitsee varaukset yhdistävän segmentin keskellä.

Ratkaisu

Superpositioperiaatteen (kenttien superpositio) mukaan määritetään kentänvoimakkuus E. Siten vektorin (geometrisen) summan määrittää kunkin varauksen luoma E: E \u003d E 1 + E 2.

Ensimmäisen pistevarauksen sähkökentän voimakkuus on:

missä q 1 ja q 2 ovat sähkökentän muodostavia varauksia; r on etäisyys pisteestä, jossa intensiteetti lasketaan, varaukseen; e 0 - sähkövakio; ε on väliaineen suhteellinen permittiivisyys.

Määrittääksesi intensiteetin pisteessä B, sinun on ensin rakennettava sähkökentän voimakkuusvektorit jokaisesta latauksesta. Koska varaukset ovat positiivisia, vektorit E / ja E // ohjataan pisteestä B eri suuntiin. Ehdolla q 1 = q 2:

Tämä tarkoittaa, että segmentin keskellä kentänvoimakkuus on nolla.

Pisteessä A on tarpeen suorittaa vektorien E 1 ja E 2 geometrinen summa. Pisteessä A jännitys on yhtä suuri kuin:

Kuten tiedät, sähköjännitteellä on oltava oma mittansa, joka alun perin vastaa arvoa, joka on laskettu syöttämään tiettyä sähkölaitetta. Tämän syöttöjännitteen arvon ylittäminen tai pienentäminen vaikuttaa negatiivisesti sähkölaitteisiin, jopa niiden täydelliseen vikaan. Mitä jännitys on? Tämä on ero sähköpotentiaalissa. Eli jos sitä verrataan veteen ymmärtämisen helpottamiseksi, tämä vastaa suunnilleen painetta. Tieteellisen mukaan sähköjännite on fysikaalinen suure, joka osoittaa mitä työtä virta tekee tietyllä alueella, kun yksikkövaraus kulkee tämän alueen läpi.

Yleisin jännitteen kaava on se, jossa on kolme sähköistä perussuuretta, nimittäin itse jännite, virta ja vastus. No, tämä kaava tunnetaan Ohmin laina (sähköjännitteen, potentiaalieron löytäminen).

Tämä kaava kuulostaa seuraavalla tavalla- Jännite on yhtä suuri kuin virran ja vastuksen tulo. Muistutan, että sähkötekniikassa erilaisille fysikaalisille suureille on omat mittayksikkönsä. Jännitteen mittausyksikkö on "Volt" (tämän ilmiön löytäneen tiedemiehen Alessandro Voltan kunniaksi). Virran mittayksikkö on "Ampere" ja vastus on "Ohm". Tämän seurauksena meillä on - 1 voltin sähköjännite on yhtä suuri kuin 1 ampeeri kertaa 1 ohm.

Lisäksi toiseksi eniten käytetty jännitekaava on se, jossa sähkötehon ja virranvoimakkuuden tunteessa tämä sama jännite löytyy.

Tämä kaava kuulostaa seuraavalta - sähköjännite on yhtä suuri kuin tehon suhde virran voimakkuuteen (jännitteen löytämiseksi sinun on jaettava teho virralla). Itse teho saadaan kertomalla virta jännitteellä. No, löytääksesi virran voimakkuuden, sinun on jaettava teho jännitteellä. Kaikki on erittäin yksinkertaista. Mittayksikkö Sähkövoima on "Watt". Joten 1 voltti on yhtä kuin 1 watti jaettuna 1 ampeerilla.

No, nyt annan tieteellisemmän kaavan sähköjännitteelle, joka sisältää "työn" ja "lataukset".

Tämä kaava osoittaa sähkövarauksen siirtämiseen tehdyn työn suhteen. Käytännössä tätä kaavaa ei todennäköisesti tarvita. Yleisin on se, joka sisältää virran, vastuksen ja tehon (eli kaksi ensimmäistä kaavaa). Mutta haluan varoittaa teitä siitä, että se on totta vain aktiivisen vastarinnan tapauksessa. Eli kun laskelmat tehdään virtapiiri, jolla on vastus tavanomaisten vastusten, lämmittimien (nikromispiraalilla), hehkulamppujen ja niin edelleen, niin yllä oleva kaava toimii. Käytettäessä reaktanssia (induktanssin tai kapasitanssin läsnäolo piirissä) tarvitaan erilainen jännitekaava, joka ottaa huomioon myös jännitteen taajuuden, induktanssin, kapasitanssin.

P.S. Ohmin lain kaava on perustavanlaatuinen, ja sen perusteella voit aina löytää yhden tuntemattoman suuren kahdesta tunnetusta suuresta (virta, jännite, vastus). Käytännössä Ohmin lakia sovelletaan hyvin usein, joten jokaisen sähköasentajan ja elektroniikon on yksinkertaisesti välttämätöntä tietää se ulkoa.

Varautunut kappale siirtää jatkuvasti osan energiasta muuttamalla sen toiseen tilaan, jonka yksi osa on sähkökenttä. Jännitys on tärkein komponentti, joka luonnehtii sähkömagneettisen säteilyn sähköistä osaa. Sen arvo riippuu virran voimakkuudesta ja toimii tehoominaisuutena. Tästä syystä korkeajännitejohdot sijoitetaan suuremmalle korkeudelle kuin johdotukset pienemmän virran vuoksi.

Käsitteen määritelmä ja laskentakaava

Intensiteettivektori (E) on voima, joka vaikuttaa äärettömään pieneen virtaan tarkasteltavassa pisteessä. Kaava parametrin määrittämiseksi on seuraava:

F on varaukseen vaikuttava voima;
q on maksun määrä.

Tutkimukseen osallistuvaa varausta kutsutaan testivaraukseksi. Sen tulee olla pieni, jotta se ei vääristä tuloksia. Ihanteellisissa olosuhteissa positronilla on q:n rooli.

On huomattava, että arvo on suhteellinen, sen määrälliset ominaisuudet ja suunta riippuvat koordinaateista ja muuttuvat siirtymän myötä.

Coulombin lain mukaan kappaleeseen vaikuttava voima on yhtä suuri kuin potentiaalien tulo jaettuna kappaleiden välisen etäisyyden neliöllä.

F=q 1* q 2/r 2

Tästä seuraa, että intensiteetti tietyssä avaruuden pisteessä on suoraan verrannollinen lähteen potentiaaliin ja kääntäen verrannollinen niiden välisen etäisyyden neliöön. Yleisessä, symbolisessa tapauksessa, yhtälö kirjoitetaan seuraavasti:

Yhtälön perusteella sähkökentän yksikkö on volttia metriä kohti. Sama nimitys on otettu käyttöön SI-järjestelmässä. Parametrin arvon avulla voit laskea voiman, joka vaikuttaa kehoon tutkittavassa kohdassa, ja tietäen voiman voit löytää sähkökentän voimakkuuden.

Kaava osoittaa, että tulos on täysin riippumaton testilatauksesta. Tämä on epätavallista, koska tämä parametri on mukana alkuperäisessä yhtälössä. Tämä on kuitenkin loogista, koska lähde on pääsäteilijä, ei testisäteilijä. Todellisissa olosuhteissa tämä parametri vaikuttaa mitattuihin ominaisuuksiin ja tuottaa vääristymän, joka johtaa positronin käyttöön ihanteellisissa olosuhteissa.

Koska jännitys on vektorisuure, sillä on arvon lisäksi suunta. Vektori ohjataan päälähteestä tutkittavaan tai koevarauksesta päälähteeseen. Se riippuu napaisuudesta. Jos merkit ovat samat, tapahtuu repulsio, vektori suunnataan kohti tutkittavaa pistettä. Jos pisteet varautuvat vastakkaisilla polariteeteilla, lähteet houkuttelevat. Tässä tapauksessa on tapana olettaa, että voimavektori on suunnattu positiivisesta lähteestä negatiiviseen.

Yksikkö

Riippuen kontekstista ja sovelluksesta sähköstaattisilla aloilla, sähkökentän voimakkuus [E] mitataan kahdessa yksikössä. Se voi olla voltti/metri tai newton/coulomb. Syynä tähän hämmennykseen näyttää olevan se, että se saadaan eri ehdoista, mittayksikön johtaminen käytetyistä kaavoista. Joissakin tapauksissa yhtä mittaa käytetään tarkoituksella estämään sellaisten kaavojen käyttö, jotka toimivat vain erikoistapauksissa. Käsite on läsnä sähködynaamisissa peruslaeissa, joten arvo on perusarvo termodynamiikassa.

Lähde voi ottaa useita muotoja. Yllä kuvatut kaavat auttavat löytämään pistevarauksen sähkökentän voimakkuuden, mutta lähde voi olla myös muissa muodoissa:

useita itsenäisiä materiaalipisteitä;
jaettu suora viiva tai käyrä (magneettistaattori, lanka jne.).

Pistevarauksella jännityksen löytäminen on seuraava: E=k*q/r 2 , missä k=9*10 9

Kun useat lähteet vaikuttavat kehoon, jännitys pisteessä on yhtä suuri kuin potentiaalien vektorisumma. Hajautetun lähteen vaikutuksesta se lasketaan tehokkaalla integraalilla koko jakelualueella.

Ominaisuus voi muuttua ajan myötä maksujen muutosten vuoksi. Arvo pysyy vakiona vain sähköstaattinen kenttä. Se on yksi tärkeimmistä tehoominaisuuksista, joten homogeenisella kentällä vektorin suunta ja q:n arvo ovat samat kaikissa koordinaateissa.

Termodynamiikan näkökulmasta

Jännitys on yksi klassisen sähködynamiikan tärkeimmistä ja avainominaisuuksista. Sen arvo sekä sähkövarauksen ja magneettisen induktion tiedot ovat tärkeimmät ominaisuudet, joiden tietämällä on mahdollista määrittää lähes kaikkien sähködynaamisten prosessien virtauksen parametrit. Se on läsnä ja sillä on tärkeä rooli sellaisissa peruskäsitteissä kuin Lorentzin voimakaava ja Maxwellin yhtälöt.

F-Lorenz voima;

q on varaus;
B on magneettinen induktiovektori;
C on valon nopeus tyhjiössä;
j on magneettivirran tiheys;
μ 0 - magneettinen vakio \u003d 1,25663706 * 10 -6;
ε 0 - sähkövakio yhtä suuri kuin 8,85418781762039 * 10 -12

Magneettisen induktion arvon ohella tämä parametri on varauksen lähettämän sähkömagneettisen kentän pääominaisuus. Tämän perusteella termodynamiikan näkökulmasta jännitys on paljon suurempi merkitys kuin virran voimakkuus tai muut indikaattorit.

Nämä lait ovat perustavanlaatuisia; kaikki termodynamiikka perustuu niihin. On huomattava, että Ampèren laki ja muut aikaisemmat kaavat ovat likimääräisiä tai kuvaavat erityistapauksia. Maxwellin ja Lorentzin lait ovat universaaleja.

Käytännön arvo

Jännitteen käsite on löytänyt laajan sovelluksen sähkötekniikassa. Sitä käytetään signaalien normien laskemiseen, järjestelmän vakauden laskemiseen, sähkösäteilyn vaikutuksen määrittämiseen lähdettä ympäröiviin elementteihin.

Pääasiallinen alue, jolla konsepti on löytänyt laajan sovelluksen, on matkapuhelin- ja satelliittiviestintä, televisiotornit ja muut sähkömagneettiset lähettäjät. Kun tiedät näiden laitteiden säteilyn voimakkuuden, voit laskea parametreja, kuten:

alueen radio torni;
turvallinen etäisyys lähteestä ihmiseen .

Ensimmäinen parametri on erittäin tärkeä niille, jotka asentavat satelliittitelevisiolähetyksen sekä matkaviestinnän. Toinen mahdollistaa säteilyn sallittujen standardien määrittämisen, mikä suojaa käyttäjiä sähkölaitteiden haitallisilta vaikutuksilta. Näiden sähkömagneettisen säteilyn ominaisuuksien soveltaminen ei rajoitu viestintään. Näille perusperiaatteille rakennetaan sähköntuotanto, kodinkoneet, osittain mekaanisten tuotteiden valmistus (esim. värjäys sähkömagneettisilla pulsseilla). Näin ollen suuruuden ymmärtäminen on tärkeää myös tuotantoprosessin kannalta.

Mielenkiintoisia kokeita nähdäksesi kuvan voimalinjat sähkökenttä: video