Calculul tensiunii între sarcinile punctuale. Determinarea tensiunii în orice punct al câmpului electric. Legea conservării sarcinii

Scopul lecției: dați conceptul de intensitate a câmpului electric și definiția acestuia în orice punct al câmpului.

Obiectivele lecției:

  • formarea conceptului de intensitate a câmpului electric; dați conceptul de linii de tensiune și o reprezentare grafică a câmpului electric;
  • învățați elevii să aplice formula E \u003d kq / r 2 în rezolvarea unor probleme simple pentru calcularea tensiunii.

Câmpul electric este formă specială materie, a cărei existență nu poate fi judecată decât după acțiunea sa. S-a demonstrat experimental că există două tipuri de sarcini în jurul cărora există câmpuri electrice caracterizate prin linii de forță.

Reprezentând grafic câmpul, trebuie amintit că liniile de intensitate a câmpului electric:

  1. nu se intersectează unul cu celălalt nicăieri;
  2. au un început pe o sarcină pozitivă (sau la infinit) și un sfârșit pe o sarcină negativă (sau la infinit), adică sunt linii deschise;
  3. între taxe nu sunt întrerupte nicăieri.

Fig.1

Liniile de forță cu sarcină pozitivă:


Fig.2

Liniile de forță de sarcină negativă:


Fig.3

Liniile de forță ale unor sarcini similare care interacționează:


Fig.4

Liniile de forță ale sarcinilor opuse care interacționează:


Fig.5

Puterea caracteristică a câmpului electric este intensitatea, care se notează cu litera E și are unități de măsură sau. Tensiunea este o mărime vectorială, deoarece este determinată de raportul dintre forța Coulomb și valoarea unei unități de sarcină pozitivă.

Ca rezultat al transformării formulei legii Coulomb și a formulei forței, avem dependența intensității câmpului de distanța la care este determinată în raport cu o sarcină dată.

Unde: k– coeficient de proporționalitate, a cărui valoare depinde de alegerea unităților de sarcină electrică.

În sistemul SI Nm2/CI2,

unde ε 0 este o constantă electrică egală cu 8,85 10 -12 C 2 /N m 2;

q este sarcina electrică (C);

r este distanța de la sarcină până la punctul în care este determinată intensitatea.

Direcția vectorului de tensiune coincide cu direcția forței Coulomb.

Un câmp electric a cărui putere este aceeași în toate punctele spațiului se numește omogen. Într-o regiune limitată a spațiului, un câmp electric poate fi considerat aproximativ uniform dacă intensitatea câmpului din această regiune se modifică nesemnificativ.

Intensitatea totală a câmpului a mai multor sarcini care interacționează va fi egală cu suma geometrică a vectorilor de putere, care este principiul suprapunerii câmpurilor:

Luați în considerare mai multe cazuri de determinare a tensiunii.

1. Lasă două sarcini opuse să interacționeze. Punem o sarcina pozitiva punctuala intre ele, apoi in acest moment vor actiona doi vectori de intensitate, indreptati in aceeasi directie:

Conform principiului suprapunerii câmpurilor, intensitatea totală a câmpului într-un punct dat este egală cu suma geometrică a vectorilor intensității E 31 și E 32 .

Tensiunea la un punct dat este determinată de formula:

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

unde: r este distanța dintre prima și a doua sarcină;

x este distanța dintre prima și cea punctiformă.


Fig.6

2. Luați în considerare cazul când este necesar să găsiți intensitatea într-un punct îndepărtat la distanță a de a doua încărcare. Dacă luăm în considerare că câmpul primei sarcini este mai mare decât câmpul celei de-a doua sarcini, atunci intensitatea într-un punct dat al câmpului este egală cu diferența geometrică dintre intensitatea E 31 și E 32 .

Formula pentru tensiune la un punct dat este:

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

Unde: r este distanța dintre sarcinile care interacționează;

a este distanța dintre a doua și sarcina punctiformă.


Fig.7

3. Luați în considerare un exemplu când este necesar să se determine intensitatea câmpului la o anumită distanță atât de prima cât și de a doua sarcină, în acest caz la o distanță r de prima și la o distanță b de a doua sarcină. Deoarece sarcinile cu același nume se resping și spre deosebire de sarcinile se atrag, avem doi vectori de tensiune care emană dintr-un punct, atunci pentru adăugarea lor puteți aplica metoda în colțul opus al paralelogramului va fi vectorul de tensiune totală. Găsim suma algebrică a vectorilor din teorema lui Pitagora:

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

Prin urmare:

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


Fig.8

Pe baza acestei lucrări, rezultă că intensitatea în orice punct al câmpului poate fi determinată prin cunoașterea mărimii sarcinilor care interacționează, a distanței de la fiecare sarcină la un punct dat și a constantei electrice.

4. Fixarea subiectului.

Lucrare de verificare.

Opțiunea numărul 1.

1. Continuați expresia: „electrostaticul este...

2. Continuați fraza: câmpul electric este ....

3. Cum sunt direcționate liniile de forță ale acestei sarcini?

4. Determinați semnele sarcinilor:

Sarcini de acasă:

1. Două sarcini q 1 = +3 10 -7 C și q 2 = −2 10 -7 C sunt în vid la o distanță de 0,2 m una de cealaltă. Determinați intensitatea câmpului în punctul C, situat pe linia care leagă sarcinile, la o distanță de 0,05 m la dreapta sarcinii q 2 .

2. Într-un anumit punct al câmpului, o forță de 3 10 -4 N acționează asupra unei sarcini de 5 10 -9 C. Aflați puterea câmpului în acest punct și determinați mărimea sarcinii care creează câmpul dacă punctul este la 0,1 m de ea.

Scopul lecției: dați conceptul de intensitate a câmpului electric și definiția acestuia în orice punct al câmpului.

Obiectivele lecției:

  • formarea conceptului de intensitate a câmpului electric; dați conceptul de linii de tensiune și o reprezentare grafică a câmpului electric;
  • învățați elevii să aplice formula E \u003d kq / r 2 în rezolvarea unor probleme simple pentru calcularea tensiunii.

Un câmp electric este o formă specială de materie, a cărei existență poate fi judecată numai după acțiunea sa. S-a demonstrat experimental că există două tipuri de sarcini în jurul cărora există câmpuri electrice caracterizate prin linii de forță.

Reprezentând grafic câmpul, trebuie amintit că liniile de intensitate a câmpului electric:

  1. nu se intersectează unul cu celălalt nicăieri;
  2. au un început pe o sarcină pozitivă (sau la infinit) și un sfârșit pe o sarcină negativă (sau la infinit), adică sunt linii deschise;
  3. între taxe nu sunt întrerupte nicăieri.

Fig.1

Liniile de forță cu sarcină pozitivă:


Fig.2

Liniile de forță de sarcină negativă:


Fig.3

Liniile de forță ale unor sarcini similare care interacționează:


Fig.4

Liniile de forță ale sarcinilor opuse care interacționează:


Fig.5

Puterea caracteristică a câmpului electric este intensitatea, care se notează cu litera E și are unități de măsură sau. Tensiunea este o mărime vectorială, deoarece este determinată de raportul dintre forța Coulomb și valoarea unei unități de sarcină pozitivă.

Ca rezultat al transformării formulei legii Coulomb și a formulei forței, avem dependența intensității câmpului de distanța la care este determinată în raport cu o sarcină dată.

Unde: k– coeficient de proporționalitate, a cărui valoare depinde de alegerea unităților de sarcină electrică.

În sistemul SI Nm2/CI2,

unde ε 0 este o constantă electrică egală cu 8,85 10 -12 C 2 /N m 2;

q este sarcina electrică (C);

r este distanța de la sarcină până la punctul în care este determinată intensitatea.

Direcția vectorului de tensiune coincide cu direcția forței Coulomb.

Un câmp electric a cărui putere este aceeași în toate punctele spațiului se numește omogen. Într-o regiune limitată a spațiului, un câmp electric poate fi considerat aproximativ uniform dacă intensitatea câmpului din această regiune se modifică nesemnificativ.

Intensitatea totală a câmpului a mai multor sarcini care interacționează va fi egală cu suma geometrică a vectorilor de putere, care este principiul suprapunerii câmpurilor:

Luați în considerare mai multe cazuri de determinare a tensiunii.

1. Lasă două sarcini opuse să interacționeze. Punem o sarcina pozitiva punctuala intre ele, apoi in acest moment vor actiona doi vectori de intensitate, indreptati in aceeasi directie:

Conform principiului suprapunerii câmpurilor, intensitatea totală a câmpului într-un punct dat este egală cu suma geometrică a vectorilor intensității E 31 și E 32 .

Tensiunea la un punct dat este determinată de formula:

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

unde: r este distanța dintre prima și a doua sarcină;

x este distanța dintre prima și cea punctiformă.


Fig.6

2. Luați în considerare cazul când este necesar să găsiți intensitatea într-un punct îndepărtat la distanță a de a doua încărcare. Dacă luăm în considerare că câmpul primei sarcini este mai mare decât câmpul celei de-a doua sarcini, atunci intensitatea într-un punct dat al câmpului este egală cu diferența geometrică dintre intensitatea E 31 și E 32 .

Formula pentru tensiune la un punct dat este:

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

Unde: r este distanța dintre sarcinile care interacționează;

a este distanța dintre a doua și sarcina punctiformă.


Fig.7

3. Luați în considerare un exemplu când este necesar să se determine intensitatea câmpului la o anumită distanță atât de prima cât și de a doua sarcină, în acest caz la o distanță r de prima și la o distanță b de a doua sarcină. Deoarece sarcinile cu același nume se resping și spre deosebire de sarcinile se atrag, avem doi vectori de tensiune care emană dintr-un punct, atunci pentru adăugarea lor puteți aplica metoda în colțul opus al paralelogramului va fi vectorul de tensiune totală. Găsim suma algebrică a vectorilor din teorema lui Pitagora:

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

Prin urmare:

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


Fig.8

Pe baza acestei lucrări, rezultă că intensitatea în orice punct al câmpului poate fi determinată prin cunoașterea mărimii sarcinilor care interacționează, a distanței de la fiecare sarcină la un punct dat și a constantei electrice.

4. Fixarea subiectului.

Lucrare de verificare.

Opțiunea numărul 1.

1. Continuați expresia: „electrostaticul este...

2. Continuați fraza: câmpul electric este ....

3. Cum sunt direcționate liniile de forță ale acestei sarcini?

4. Determinați semnele sarcinilor:

Sarcini de acasă:

1. Două sarcini q 1 = +3 10 -7 C și q 2 = −2 10 -7 C sunt în vid la o distanță de 0,2 m una de cealaltă. Determinați intensitatea câmpului în punctul C, situat pe linia care leagă sarcinile, la o distanță de 0,05 m la dreapta sarcinii q 2 .

2. Într-un anumit punct al câmpului, o forță de 3 10 -4 N acționează asupra unei sarcini de 5 10 -9 C. Aflați puterea câmpului în acest punct și determinați mărimea sarcinii care creează câmpul dacă punctul este la 0,1 m de ea.

Câmpul electric care înconjoară sarcina este o realitate independentă de dorința noastră de a schimba ceva și de a-l influența cumva. De aici putem concluziona că câmpul electric este una dintre formele de existență a materiei, precum și a materiei.

Câmpul electric al sarcinilor în repaus se numește electrostatic. Pentru a detecta câmpul electrostatic al unei anumite sarcini, trebuie să introduceți o altă sarcină în câmpul acesteia, asupra căreia va acționa o anumită forță. Cu toate acestea, fără prezența unei a doua sarcini, câmpul electrostatic al primei sarcini există, dar nu se manifestă în niciun fel.

Tensiunea E caracterizează câmpul electrostatic. Intensitatea într-un anumit punct al câmpului electric este o mărime fizică care este egală cu forța care acționează asupra unei unități de sarcină pozitivă în repaus plasată într-un anumit punct al câmpului și îndreptată în direcția forței.

Dacă o sarcină punctiformă pozitivă „de încercare” q pr este introdusă în câmpul electric creat de sarcina q, atunci, conform legii Coulomb, va acționa asupra ei o forță:

Dacă diferite taxe de testare q / pr, q // pr și așa mai departe sunt plasate într-un punct al câmpului, atunci fiecare dintre ele va fi afectată de diverse forţe, proporțional cu mărimea sarcinii. Raportul F/q pr pentru toate sarcinile introduse în câmp va fi identic, și va depinde și numai de q și r, care determină câmpul electric într-un punct dat. Această valoare poate fi exprimată prin formula:

Dacă presupunem că q pr \u003d 1, atunci E \u003d F. Din aceasta concluzionăm că puterea câmpului electric este caracteristica sa de putere. Din formula (2), luând în considerare expresia forței Coulomb (1), rezultă:

Din formula (2) se poate observa că unitatea de tensiune este considerată ca fiind intensitatea într-un anumit punct al câmpului, unde o unitate de forță va acționa asupra unei unități de sarcină. Prin urmare, în sistemul CGS, unitatea de tensiune este dyn / CGS q, iar în sistemul SI va fi N / Cl. Raportul dintre unitățile date se numește unitatea electrostatică absolută de tensiune (CGS E):

Vectorul intensitate este îndreptat de la sarcina de-a lungul razei cu o sarcină pozitivă care formează câmpul q + și cu o sarcină negativă q - către sarcina de-a lungul razei.

Dacă câmpul electric este format din mai multe sarcini, atunci forțele care vor acționa asupra sarcinii de testare se adună conform regulii de adunare a vectorului. Prin urmare, puterea unui sistem constând din mai multe sarcini într-un anumit punct al câmpului va fi egală cu suma vectorială a puterilor fiecărei sarcini separat:

Acest fenomen se numește principiul suprapunerii (suprapoziției) câmpurilor electrice.

Intensitatea în orice punct al câmpului electric a două sarcini punctiforme - q 2 și + q 1 poate fi găsită folosind principiul suprapunerii:

Conform regulii paralelogramului, se vor adăuga vectorii E 1 și E 2. Direcția vectorului rezultat E este determinată de construcție, iar valoarea sa absolută poate fi calculată folosind formula de mai jos:

Unde α este unghiul dintre vectorii E 1 și E 2.

Să luăm în considerare câmpul electric pe care îl creează dipolul. dipol electric - acesta este un sistem de mărime egală (q \u003d q 1 \u003d q 2), dar opus în semn, sarcini, distanța dintre care este foarte mică în comparație cu distanța până la punctele considerate ale câmpului electric.

Momentul dipol electric p, care este principala caracteristică a dipolului și este definit ca un vector direcționat de la o sarcină negativă la una pozitivă și egal cu produsul dintre brațul dipolului l și sarcina q:

De asemenea, vectorul este brațul dipolului l, îndreptat de la sarcina negativă la cea pozitivă, și determină distanța dintre sarcini. Linia care trece prin ambele sarcini se numește - axa dipolului.

Să determinăm intensitatea câmpului electric într-un punct care se află pe axa dipolului din mijloc (Figura de mai jos a)):

În punctul B, intensitatea E va fi egală cu suma vectorială a intensităților E / și E // , care sunt create de sarcini pozitive și negative, dar separat. Între sarcinile –q și +q, vectorii de intensitate E / și E // sunt direcționați în aceeași direcție, prin urmare, în valoare absolută, intensitatea rezultată E va fi egală cu suma lor.

Dacă trebuie să găsim E în punctul A, care se află pe continuarea axei dipolului, atunci vectorii E / și E // vor fi direcționați în direcții diferite, respectiv, în valoare absolută, intensitatea rezultată va fi egală cu lor. diferență:

Unde r este distanța dintre punctul care se află pe axa dipolului și unde este determinată intensitatea și punctul de mijloc al dipolului.

În cazul lui r>>l, valoarea (l/2) din numitor poate fi neglijată, atunci obținem următoarea relație:

Unde p este momentul dipolului electric.

Această formulă în sistemul CGS va lua forma:

Acum trebuie să calculați intensitatea câmpului electric în punctul C (figura de mai sus b)) situat pe perpendiculară restaurată de la mijlocul dipolului.

Deoarece r 1 \u003d r 2, atunci va avea loc egalitatea:

Forța dipolului într-un punct arbitrar poate fi determinată prin formula:

Unde α este unghiul dintre brațul dipolului l și vectorul rază r, r este distanța de la punctul în care intensitatea câmpului este determinată până la centrul dipolului, p este momentul electric al dipolului.

Exemplu

La o distanță R \u003d 0,06 m una de cealaltă există două sarcini punctiforme identice q 1 \u003d q 2 \u003d 10 -6 C (figura de mai jos):

Este necesar să se determine intensitatea câmpului electric în punctul A, care se află pe perpendiculara restabilită în centrul segmentului care leagă sarcinile, la o distanță h = 4 cm de acest segment. De asemenea, este necesar să se determine tensiunea în punctul B, situat în mijlocul segmentului care leagă sarcinile.

Soluţie

Conform principiului suprapunerii (suprapunerea câmpurilor), se determină intensitatea câmpului E. Astfel, suma vectorială (geometrică) este determinată de E creată de fiecare sarcină separat: E \u003d E 1 + E 2.

Intensitatea câmpului electric al primei sarcini punctuale este:

Unde q 1 și q 2 sunt sarcinile care formează câmpul electric; r este distanța de la punctul în care se calculează intensitatea până la sarcină; ε 0 - constantă electrică; ε este permisivitatea relativă a mediului.

Pentru a determina intensitatea în punctul B, trebuie mai întâi să construiți vectorii de intensitate a câmpului electric din fiecare sarcină. Deoarece sarcinile sunt pozitive, vectorii E / și E // vor fi direcționați din punctul B în direcții diferite. După condiția q 1 = q 2:

Aceasta înseamnă că în mijlocul segmentului, intensitatea câmpului este zero.

În punctul A, este necesar să se efectueze o adunare geometrică a vectorilor E 1 și E 2. În punctul A, tensiunea va fi egală cu:

După cum știți, tensiunea electrică trebuie să aibă propria măsură, care corespunde inițial cu valoarea calculată pentru a alimenta un anumit dispozitiv electric. Depășirea sau reducerea valorii acestei tensiuni de alimentare afectează negativ echipamentele electrice, până la defectarea completă a acestuia. Ce este tensiunea? Aceasta este diferența de potențial electric. Adică, dacă, pentru ușurință de înțelegere, este comparată cu apa, atunci aceasta va corespunde aproximativ presiunii. Conform științificului, tensiunea electrică este o mărime fizică care arată ce lucru efectuează curentul într-o zonă dată când o unitate de sarcină se deplasează prin această zonă.

Cea mai comună formulă pentru tensiune este cea în care există trei mărimi electrice de bază, și anume tensiunea în sine, curentul și rezistența. Ei bine, această formulă este cunoscută sub numele de legea lui Ohm (găsirea tensiunii electrice, a diferenței de potențial).

Această formulă sună în felul următor- Tensiunea este egală cu produsul dintre curent și rezistență. Permiteți-mi să vă reamintesc că în inginerie electrică pentru diferite mărimi fizice există propriile unități de măsură. Unitatea de măsură a tensiunii este „Volt” (în onoarea savantului Alessandro Volta, care a descoperit acest fenomen). Unitatea de măsură pentru curent este „Amperi”, iar rezistența este „Ohm”. Ca rezultat, avem - o tensiune electrică de 1 volt va fi egală cu 1 amper ori 1 ohm.

În plus, a doua cea mai folosită formulă de tensiune este cea în care această tensiune poate fi găsită cunoscând puterea electrică și puterea curentului.

Această formulă sună după cum urmează - tensiunea electrică este egală cu raportul dintre putere și puterea curentului (pentru a găsi tensiunea, trebuie să împărțiți puterea la curent). Puterea în sine se găsește înmulțind curentul cu tensiunea. Ei bine, pentru a găsi puterea curentului, trebuie să împărțiți puterea la tensiune. Totul este extrem de simplu. Unitate de măsură putere electrica este „Watt”. Deci 1 volt este egal cu 1 watt împărțit la 1 amperi.

Ei bine, acum voi da o formulă mai științifică pentru tensiunea electrică, care conține „muncă” și „încărcări”.

Această formulă arată raportul dintre munca efectuată pentru a muta sarcina electrică. În practică, este puțin probabil să fie necesară această formulă. Cel mai comun va fi cel care conține curent, rezistență și putere (adică primele două formule). Dar, vreau să vă avertizez că va fi valabil doar pentru cazul rezistențelor active. Adică când se fac calcule pentru circuit electric, care are rezistență sub formă de rezistențe convenționale, încălzitoare (cu spirală nicrom), becuri incandescente și așa mai departe, atunci formula de mai sus va funcționa. În cazul utilizării reactanței (prezența inductanței sau capacității în circuit), va fi necesară o formulă de tensiune diferită, care ia în considerare și frecvența tensiunii, inductanța, capacitatea.

P.S. Formula legii lui Ohm este fundamentală și din aceasta puteți găsi întotdeauna o cantitate necunoscută din două dintre cele cunoscute (curent, tensiune, rezistență). În practică, legea lui Ohm va fi aplicată foarte des, așa că este pur și simplu necesar ca fiecare electrician și electronist să o cunoască pe de rost.

Un corp încărcat transferă în mod constant o parte din energie, transformând-o într-o altă stare, una dintre părțile căreia este un câmp electric. Tensiunea este componenta principală care caracterizează partea electrică a radiației electromagnetice. Valoarea sa depinde de puterea curentului și acționează ca o caracteristică de putere. Din acest motiv, firele de înaltă tensiune sunt plasate la o înălțime mai mare decât cablurile pentru mai puțin curent.

Definirea conceptului și formulei de calcul

Vectorul intensitate (E) este forța care acționează asupra unui curent infinitezimal în punctul luat în considerare. Formula pentru determinarea parametrului este următoarea:

  • F este forța care acționează asupra sarcinii;
  • q este valoarea taxei.

Taxa care participă la studiu se numește taxă de testare. Ar trebui să fie mic pentru a nu distorsiona rezultatele. În condiții ideale, rolul lui q este jucat de pozitron.

Trebuie remarcat faptul că valoarea este relativă, caracteristicile sale cantitative și direcția depind de coordonate și se va schimba cu o schimbare.

Pe baza legii Coulomb, forța care acționează asupra unui corp este egală cu produsul potențialelor împărțit la pătratul distanței dintre corpuri.

F=q 1* q 2 /r 2

De aici rezultă că intensitatea într-un punct dat din spațiu este direct proporțională cu potențialul sursei și invers proporțională cu pătratul distanței dintre ele. În cazul general, simbolic, ecuația se scrie după cum urmează:

Pe baza ecuației, unitatea de măsură a câmpului electric este volți pe metru. Aceeași denumire este adoptată de sistemul SI. Având valoarea parametrului, puteți calcula forța care va acționa asupra corpului în punctul studiat, iar cunoscând forța, puteți afla intensitatea câmpului electric.

Formula arată că rezultatul este absolut independent de sarcina de testare. Acest lucru este neobișnuit, deoarece acest parametru este prezent în ecuația originală. Totuși, acest lucru este logic, deoarece sursa este emițătorul principal, nu emițătorul de testare. În condiții reale, acest parametru are un efect asupra caracteristicilor măsurate și produce o distorsiune, ceea ce duce la utilizarea unui pozitron pentru condiții ideale.

Deoarece tensiunea este o mărime vectorială, pe lângă valoare, are o direcție. Vectorul este direcționat de la sursa principală către cea investigată, sau de la acuzația de judecată către cea principală. Depinde de polaritate. Dacă semnele sunt aceleași, atunci apare repulsia, vectorul este îndreptat către punctul studiat. Dacă punctele sunt încărcate în polarități opuse, atunci sursele sunt atrase. În acest caz, se obișnuiește să presupunem că vectorul forță este direcționat de la o sursă pozitivă la una negativă.


Unitate

În funcție de context și aplicație în domeniul electrostaticei, intensitatea câmpului electric [E] se măsoară în două unități. Poate fi volt/metru sau newton/coulomb. Motivul acestei confuzii pare să fie obținerea ei din diferite condiții, derivând unitatea de măsură din formulele folosite. În unele cazuri, una dintre dimensiuni este folosită intenționat pentru a preveni utilizarea formulelor care funcționează doar pentru cazuri speciale. Conceptul este prezent în legile electrodinamice fundamentale, deci valoarea este de bază pentru termodinamică.

Sursa poate lua diferite forme. Formulele descrise mai sus ajută la găsirea intensității câmpului electric al unei sarcini punctiforme, dar sursa poate fi sub alte forme:

  • mai multe puncte materiale independente;
  • linie dreaptă sau curbă distribuită (stator magnet, fir etc.).

Pentru o sarcină punctiformă, găsirea tensiunii este următoarea: E=k*q/r 2 , unde k=9*10 9

Când mai multe surse acţionează asupra corpului, tensiunea în punct va fi egală cu suma vectorială a potenţialelor. Sub acțiunea unei surse distribuite, se calculează prin integrala efectivă pe întreaga zonă de distribuție.

Caracteristica se poate modifica în timp din cauza modificărilor tarifelor. Valoarea rămâne constantă doar pentru câmp electrostatic. Este una dintre principalele caracteristici de putere, prin urmare, pentru un câmp omogen, direcția vectorului și valoarea lui q vor fi aceleași în orice coordonate.

Din punct de vedere al termodinamicii

Tensiunea este una dintre caracteristicile principale și cheie în electrodinamica clasică. Valoarea sa, precum și datele sarcinii electrice și inducției magnetice, sunt principalele caracteristici, știind care este posibil să se determine parametrii fluxului aproape tuturor proceselor electrodinamice. Este prezent și joacă un rol important în concepte fundamentale precum formula forței Lorentz și ecuațiile lui Maxwell.

Forța F-Lorenz;

  • q este taxa;
  • B este vectorul de inducție magnetică;
  • C este viteza luminii în vid;
  • j este densitatea curentului magnetic;
  • μ 0 - constantă magnetică \u003d 1,25663706 * 10 -6;
  • ε 0 - constantă electrică egală cu 8,85418781762039 * 10 -12

Alături de valoarea inducției magnetice, acest parametru este principala caracteristică a câmpului electromagnetic emis de sarcină. Pe baza acestui lucru, din punct de vedere al termodinamicii, tensiunea este mult mai mare importanţă decât puterea curentă sau alți indicatori.

Aceste legi sunt fundamentale; toată termodinamica se bazează pe ele. Trebuie remarcat faptul că legea lui Ampère și alte formule anterioare sunt aproximative sau descriu cazuri particulare. Legile lui Maxwell și Lorentz sunt universale.

Valoare practică

Conceptul de tensiune și-a găsit o largă aplicație în inginerie electrică. Este folosit pentru a calcula normele de semnale, a calcula stabilitatea sistemului, a determina efectul radiației electrice asupra elementelor din jurul sursei.

Principalul domeniu în care conceptul și-a găsit o aplicare largă sunt comunicațiile celulare și prin satelit, turnurile de televiziune și alți emițători electromagnetici. Cunoașterea intensității radiațiilor pentru aceste dispozitive vă permite să calculați parametri precum:

  • raza de acțiune a turnului radio;
  • distanță de siguranță de la sursă la persoană .

Primul parametru este extrem de important pentru cei care instalează transmisii de televiziune prin satelit, precum și comunicații mobile. Al doilea face posibilă determinarea standardelor permise pentru radiații, protejând astfel utilizatorii de efectele nocive ale aparatelor electrice. Aplicarea acestor proprietăți ale radiațiilor electromagnetice nu se limitează la comunicații. Producerea de energie, aparatele electrocasnice, parțial producția de produse mecanice (de exemplu, vopsirea cu impulsuri electromagnetice) sunt construite pe aceste principii de bază. Astfel, înțelegerea amplorii este, de asemenea, importantă pentru procesul de producție.

Experimente interesante pentru a vedea imaginea linii de forță câmp electric: video