คุณสมบัติและลักษณะของสนามไฟฟ้าได้รับการศึกษาโดยผู้เชี่ยวชาญทางเทคนิคเกือบทั้งหมด แต่หลักสูตรของมหาวิทยาลัยมักเขียนด้วยภาษาที่ซับซ้อนและเข้าใจยาก ดังนั้นภายในกรอบของบทความ ลักษณะของสนามไฟฟ้าจะถูกอธิบายในลักษณะที่เข้าถึงได้ เพื่อให้ทุกคนสามารถเข้าใจได้ นอกจากนี้ เราจะให้ความสนใจเป็นพิเศษกับแนวคิดที่สัมพันธ์กัน (การซ้อนทับ) และความเป็นไปได้ในการพัฒนาฟิสิกส์สาขานี้
ข้อมูลทั่วไป
ตามแนวคิดสมัยใหม่ ประจุไฟฟ้าจะไม่โต้ตอบกันโดยตรง คุณลักษณะที่น่าสนใจเกิดขึ้นจากสิ่งนี้ ดังนั้นวัตถุที่มีประจุแต่ละตัวจึงมีสนามไฟฟ้าของตัวเองในอวกาศโดยรอบ มันส่งผลกระทบต่อหน่วยงานอื่น ๆ ลักษณะของสนามไฟฟ้าเป็นที่สนใจของเราเพราะแสดงให้เห็นถึงผลกระทบของสนามที่มีต่อประจุไฟฟ้าและแรงที่กระทำ ข้อสรุปใดที่สามารถดึงออกมาจากสิ่งนี้ ร่างกายที่ถูกเรียกเก็บเงินไม่มีผลโดยตรงร่วมกัน ด้วยเหตุนี้จึงใช้สนามไฟฟ้า พวกเขาจะสำรวจได้อย่างไร? ในการทำเช่นนี้คุณสามารถใช้ประจุทดสอบ - ลำแสงอนุภาคจุดเล็ก ๆ ซึ่งไม่ใช่จะมีผลกระทบอย่างมากต่อโครงสร้างที่มีอยู่ แล้วลักษณะของสนามไฟฟ้าคืออะไร? มีสามประเภท: ความตึงเครียด ความตึงเครียด และศักยภาพ แต่ละคนมีลักษณะเฉพาะและมีอิทธิพลต่ออนุภาค
สนามไฟฟ้า: มันคืออะไร
แต่ก่อนที่จะไปยังหัวข้อหลักของบทความ คุณต้องมีความรู้ในระดับหนึ่งก่อน หากใช่ คุณสามารถข้ามส่วนนี้ได้อย่างปลอดภัย ขั้นแรก ให้พิจารณาคำถามเกี่ยวกับเหตุผลของการมีอยู่ของสนามไฟฟ้า เพื่อให้เป็นเช่นนั้นจำเป็นต้องมีการเรียกเก็บเงิน ยิ่งกว่านั้นคุณสมบัติของพื้นที่ซึ่งร่างกายที่มีประจุอยู่จะต้องแตกต่างจากที่ไม่มีอยู่จริง มีคุณสมบัติดังกล่าว: หากมีการชาร์จในระบบพิกัดบางระบบ การเปลี่ยนแปลงจะไม่เกิดขึ้นทันที แต่จะอยู่ที่ความเร็วที่แน่นอนเท่านั้น พวกเขาจะกระจายไปทั่วอวกาศเหมือนคลื่น สิ่งนี้จะมาพร้อมกับการปรากฏตัวของแรงทางกลที่กระทำต่อตัวพาอื่นในระบบพิกัดนี้ และมาถึงประเด็นหลักกันแล้ว! แรงที่เกิดขึ้นไม่ได้เป็นผลมาจากอิทธิพลโดยตรง แต่เกิดจากการปฏิสัมพันธ์ผ่านสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงในเชิงคุณภาพ พื้นที่ที่เกิดการเปลี่ยนแปลงดังกล่าวเรียกว่าสนามไฟฟ้า
คุณสมบัติ
ประจุที่อยู่ในสนามไฟฟ้าเคลื่อนที่ไปในทิศทางของแรงที่กระทำต่อมัน เป็นไปได้ไหมที่จะบรรลุสภาวะการพักผ่อน? ใช่มันค่อนข้างจริง แต่สำหรับสิ่งนี้ ความแรงของสนามไฟฟ้าต้องสมดุลบ้างอิทธิพลอื่นๆ ทันทีที่เกิดความไม่สมดุล ประจุจะเริ่มเคลื่อนที่อีกครั้ง ทิศทางในกรณีนี้จะขึ้นอยู่กับแรงที่มากขึ้น แม้ว่าจะมีจำนวนมาก แต่ผลลัพธ์ที่ได้จะเป็นสิ่งที่สมดุลและเป็นสากล เพื่อให้จินตนาการถึงสิ่งที่คุณต้องทำงานด้วยได้ดีขึ้น จะแสดงเส้นของแรง ทิศทางของพวกเขาสอดคล้องกับกองกำลังรักษาการณ์ ควรสังเกตว่าเส้นแรงมีทั้งจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด กล่าวอีกนัยหนึ่งพวกเขาไม่ได้ปิดตัวเอง พวกเขาเริ่มต้นจากร่างกายที่มีประจุบวกและจบลงที่ร่างกายที่มีประจุลบ ยังไม่หมดเพียงเท่านี้ ในรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับแนวแรง ภูมิหลังทางทฤษฎี และการปฏิบัติจริง เราจะพูดถึงเนื้อหาเพิ่มเติมอีกเล็กน้อยและพิจารณาร่วมกับกฎของคูลอมบ์
ความแรงของสนามไฟฟ้า
ลักษณะนี้ใช้หาปริมาณสนามไฟฟ้า มันค่อนข้างเข้าใจยาก ลักษณะของสนามไฟฟ้า (ความแรง) คือปริมาณทางกายภาพที่เท่ากับอัตราส่วนของแรงกระทำต่อประจุทดสอบที่เป็นบวก ซึ่งอยู่ที่จุดหนึ่งในอวกาศต่อค่าของมัน มีแง่มุมพิเศษอย่างหนึ่งที่นี่ ปริมาณทางกายภาพนี้เป็นเวกเตอร์ ทิศทางของมันสอดคล้องกับทิศทางของแรงที่กระทำต่อประจุทดสอบที่เป็นบวก คุณควรตอบคำถามทั่วไปหนึ่งข้อด้วย และสังเกตว่าลักษณะความแรงของสนามไฟฟ้าคือความเข้มอย่างแม่นยำ และเกิดอะไรขึ้นกับวิชาที่ไม่เคลื่อนไหวและไม่เปลี่ยนแปลง? สนามไฟฟ้าของพวกเขาถือเป็นไฟฟ้าสถิต เมื่อทำงานกับการชาร์จแบบจุดและความสนใจในการศึกษาความตึงเครียดนั้นมาจากเส้นแรงและกฎของคูลอมบ์ มีฟีเจอร์อะไรบ้างที่นี่
กฎของคูลอมบ์และเส้นแรง
ลักษณะแรงของสนามไฟฟ้าในกรณีนี้ใช้ได้กับการชาร์จแบบจุดเท่านั้น ซึ่งอยู่ห่างจากรัศมีที่กำหนด และถ้าเราใช้ค่าโมดูโลนี้ เราก็จะได้สนามคูลอมบ์ ในนั้นทิศทางของเวกเตอร์ขึ้นอยู่กับเครื่องหมายของประจุโดยตรง ดังนั้นหากเป็นค่าบวก สนามจะ "เคลื่อนที่" ตามรัศมี ในสถานการณ์ตรงกันข้าม เวกเตอร์จะถูกส่งไปยังประจุโดยตรง เพื่อความเข้าใจที่เป็นรูปธรรมว่าเกิดอะไรขึ้นและอย่างไร คุณสามารถค้นหาและทำความคุ้นเคยกับภาพวาดที่แสดงเส้นแรงได้ ลักษณะสำคัญของสนามไฟฟ้าในตำราเรียนแม้ว่าจะค่อนข้างอธิบายยาก แต่ภาพวาดควรได้รับเนื่องจากพวกเขามีคุณภาพสูง จริงอยู่สิ่งหนึ่งที่ควรสังเกตคุณลักษณะของหนังสือ: เมื่อสร้างภาพวาดของเส้นแรง ความหนาแน่นของพวกมันจะเป็นสัดส่วนกับโมดูลัสของเวกเตอร์ความตึง นี่เป็นคำใบ้เล็กๆ น้อยๆ ที่ช่วยได้มากในการควบคุมความรู้หรือการสอบ
ศักยภาพ
ประจุจะเคลื่อนที่เสมอเมื่อไม่มีแรงสมดุล สิ่งนี้บอกเราว่าในกรณีนี้ สนามไฟฟ้ามีพลังงานศักย์ กล่าวอีกนัยหนึ่งก็สามารถทำงานบางอย่างได้ ลองดูตัวอย่างเล็กน้อย สนามไฟฟ้าเคลื่อนประจุจากจุดหนึ่งและในข้อ B ส่งผลให้พลังงานศักย์ของสนามลดลง มันเกิดขึ้นเพราะงานที่ทำเสร็จแล้ว ลักษณะกำลังไฟฟ้าของสนามไฟฟ้านี้จะไม่เปลี่ยนแปลงหากการเคลื่อนไหวเกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลภายนอก ในกรณีนี้พลังงานศักย์จะไม่ลดลง แต่เพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ลักษณะทางกายภาพของสนามไฟฟ้าจะเปลี่ยนตามสัดส่วนโดยตรงกับแรงภายนอกที่กระทำ ซึ่งเคลื่อนที่ประจุในสนามไฟฟ้า ควรสังเกตว่าในกรณีนี้ งานทั้งหมดที่ทำขึ้นจะถูกใช้ไปกับการเพิ่มพลังงานศักย์ เพื่อให้เข้าใจหัวข้อ เรามาดูตัวอย่างต่อไปนี้ เราก็มีประจุบวก ตั้งอยู่นอกสนามไฟฟ้าที่กำลังพิจารณา ด้วยเหตุนี้ผลกระทบจึงมีน้อยจนไม่สามารถละเลยได้ แรงภายนอกเกิดขึ้นซึ่งนำประจุเข้าสู่สนามไฟฟ้า เธอทำงานที่จำเป็นในการเคลื่อนย้าย ในกรณีนี้ พลังของสนามจะถูกเอาชนะ ดังนั้นศักยภาพในการดำเนินการจึงเกิดขึ้น แต่อยู่ในสนามไฟฟ้าแล้ว ควรสังเกตว่านี่อาจเป็นตัวบ่งชี้ที่ต่างกัน ดังนั้นพลังงานที่เกี่ยวข้องกับประจุบวกแต่ละหน่วยจึงเรียกว่าศักยภาพของสนาม ณ จุดนั้น เป็นตัวเลขเท่ากับงานที่ทำโดยแรงภายนอกเพื่อย้ายวัตถุไปยังที่ที่กำหนด ศักย์ไฟฟ้าของสนามวัดเป็นโวลต์
แรงดัน
ในสนามไฟฟ้าใด ๆ คุณสามารถสังเกตว่าประจุบวก "ย้าย" จากจุดที่มีศักยภาพสูงไปยังประจุที่มีค่าต่ำของพารามิเตอร์นี้เชิงลบตามเส้นทางนี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม แต่ในทั้งสองกรณีนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการมีอยู่ของพลังงานศักย์เท่านั้น แรงดันไฟฟ้าคำนวณจากมัน ในการทำเช่นนี้ จำเป็นต้องทราบค่าที่พลังงานศักย์ของสนามมีขนาดเล็กลง แรงดันไฟฟ้ามีค่าเท่ากับงานที่ทำเพื่อถ่ายโอนประจุบวกระหว่างจุดเฉพาะสองจุด สามารถเห็นจดหมายโต้ตอบที่น่าสนใจได้จากสิ่งนี้ ดังนั้น แรงดันไฟและความต่างศักย์ในกรณีนี้จึงเป็นสิ่งทางกายภาพเดียวกัน
ทับซ้อนของสนามไฟฟ้า
เราพิจารณาคุณสมบัติหลักของสนามไฟฟ้าแล้ว แต่เพื่อให้เข้าใจหัวข้อนี้มากขึ้น เราขอเสนอให้พิจารณาเพิ่มเติมอีกหลายๆ พารามิเตอร์ที่อาจมีความสำคัญ และเราจะเริ่มด้วยการทับซ้อนของสนามไฟฟ้า ก่อนหน้านี้ เราพิจารณาสถานการณ์ที่มีการเรียกเก็บเงินเฉพาะเพียงครั้งเดียว แต่มีจำนวนมากในทุ่งนา! ดังนั้นเมื่อพิจารณาถึงสถานการณ์ที่ใกล้เคียงกับความเป็นจริงแล้ว ลองนึกภาพว่าเรามีข้อกล่าวหาหลายประการ จากนั้นปรากฎว่าแรงที่ปฏิบัติตามกฎของการบวกเวกเตอร์จะมีผลกับตัวแบบทดลอง นอกจากนี้ หลักการซ้อนทับบอกว่าการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนสามารถแบ่งออกเป็นสองอย่างหรือมากกว่าง่าย ๆ เป็นไปไม่ได้ที่จะพัฒนาแบบจำลองการเคลื่อนไหวที่เหมือนจริงโดยไม่คำนึงถึงการวางซ้อน กล่าวอีกนัยหนึ่ง อนุภาคที่เรากำลังพิจารณาภายใต้เงื่อนไขที่มีอยู่ได้รับผลกระทบจากประจุต่าง ๆ ซึ่งแต่ละอนุภาคมีของตัวเองสนามไฟฟ้า
ใช้
ควรสังเกตว่าตอนนี้ความเป็นไปได้ของสนามไฟฟ้าไม่ได้ถูกใช้อย่างเต็มศักยภาพ แม้จะพูดได้ถูกต้องกว่า ศักยภาพของมันก็แทบจะไม่ได้ใช้โดยเรา โคมระย้าของ Chizhevsky สามารถเรียกได้ว่าเป็นการใช้งานจริงของความเป็นไปได้ของสนามไฟฟ้า ก่อนหน้านี้ ในช่วงกลางศตวรรษที่ผ่านมา มนุษย์เริ่มสำรวจอวกาศ แต่นักวิทยาศาสตร์มีคำถามมากมายที่ยังไม่ได้แก้ไข หนึ่งในนั้นคืออากาศและส่วนประกอบที่เป็นอันตราย นักวิทยาศาสตร์ชาวโซเวียต Chizhevsky ซึ่งในเวลาเดียวกันก็มีความสนใจในลักษณะพลังงานของสนามไฟฟ้าได้แก้ไขปัญหานี้ และควรสังเกตว่าเขามีพัฒนาการที่ดีจริงๆ อุปกรณ์นี้ใช้เทคนิคการสร้างกระแสอากาศแอโรอิออนเนื่องจากมีการปล่อยอากาศออกเล็กน้อย แต่ภายในกรอบของบทความนั้น เราไม่สนใจตัวอุปกรณ์มากนักเช่นเดียวกับหลักการทำงานของอุปกรณ์ ความจริงก็คือสำหรับการทำงานของโคมระย้า Chizhevsky นั้นไม่ได้ใช้แหล่งพลังงานนิ่ง แต่เป็นสนามไฟฟ้า! ตัวเก็บประจุพิเศษถูกใช้เพื่อทำให้พลังงานมีสมาธิ ลักษณะพลังงานของสนามไฟฟ้าของสิ่งแวดล้อมมีอิทธิพลอย่างมากต่อความสำเร็จของอุปกรณ์ นั่นคืออุปกรณ์นี้ได้รับการพัฒนาโดยเฉพาะสำหรับยานอวกาศซึ่งเต็มไปด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อย่างแท้จริง ขับเคลื่อนโดยผลของกิจกรรมของอุปกรณ์อื่นๆ ที่เชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานคงที่ ควรสังเกตว่าทิศทางไม่ถูกละทิ้งและขณะนี้กำลังตรวจสอบความเป็นไปได้ของการใช้พลังงานจากสนามไฟฟ้า ความจริง,ควรสังเกตว่ายังไม่บรรลุความก้าวหน้าที่สำคัญ นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องสังเกตขนาดค่อนข้างเล็กของการวิจัยที่กำลังดำเนินการอยู่ และข้อเท็จจริงที่ว่าการวิจัยส่วนใหญ่ดำเนินการโดยอาสาสมัครนักประดิษฐ์
ลักษณะพิเศษของสนามไฟฟ้าได้รับผลกระทบจากอะไร
เรียนไปทำไม? ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ลักษณะของสนามไฟฟ้าคือความแรง แรงดันไฟ และศักย์ไฟฟ้า ในชีวิตของคนธรรมดาสามัญ พารามิเตอร์เหล่านี้ไม่สามารถอวดอิทธิพลที่มีนัยสำคัญได้ แต่เมื่อมีคำถามเกิดขึ้นว่าควรทำบางสิ่งที่ใหญ่และซับซ้อน อย่ามองว่าเป็นเรื่องฟุ่มเฟือย ความจริงก็คือสนามอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากเกินไป (หรือความแรงที่มากเกินไป) นำไปสู่การรบกวนในการส่งสัญญาณโดยอุปกรณ์ สิ่งนี้นำไปสู่การบิดเบือนข้อมูลที่ส่ง ควรสังเกตว่านี่ไม่ใช่ปัญหาเดียวของประเภทนี้ นอกจากเสียงสีขาวของเทคโนโลยี สนามไฟฟ้าที่แรงเกินไปอาจส่งผลเสียต่อการทำงานของร่างกายมนุษย์ ควรสังเกตว่าการแตกตัวเป็นไอออนเล็ก ๆ ในห้องยังถือว่าเป็นพรเพราะมีส่วนทำให้เกิดการสะสมของฝุ่นบนพื้นผิวของที่อยู่อาศัยของมนุษย์ แต่ถ้าคุณดูจำนวนอุปกรณ์ทุกชนิด (ตู้เย็น ทีวี หม้อน้ำ โทรศัพท์ ระบบไฟฟ้า และอื่นๆ) อยู่ในบ้านของเรา เราก็สรุปได้ว่า อนิจจา มันไม่ดีต่อสุขภาพของเรา ควรสังเกตว่าลักษณะต่ำของสนามไฟฟ้าแทบไม่ทำอันตรายต่อเราเลยเพราะถึงมนุษยชาติคุ้นเคยกับรังสีคอสมิกมานานแล้ว แต่มันยากที่จะพูดเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แน่นอนว่าเป็นไปไม่ได้ที่จะปฏิเสธทั้งหมดนี้ แต่สามารถลดผลกระทบด้านลบของสนามไฟฟ้าในร่างกายมนุษย์ได้สำเร็จ ด้วยเหตุนี้ ก็เพียงพอที่จะใช้หลักการของการใช้เทคโนโลยีอย่างประหยัดพลังงานซึ่งช่วยลดเวลาการทำงานของกลไกให้เหลือน้อยที่สุด
สรุป
เราตรวจสอบปริมาณทางกายภาพที่เป็นลักษณะเฉพาะของสนามไฟฟ้า ที่ใด ใช้อะไร ศักยภาพของการพัฒนาคืออะไร และประยุกต์ใช้ในชีวิตประจำวันได้อย่างไร แต่ฉันยังคงต้องการเพิ่มคำสุดท้ายเกี่ยวกับหัวข้อนี้ ควรสังเกตว่ามีคนสนใจพวกเขาค่อนข้างมาก หนึ่งในร่องรอยที่มองเห็นได้ชัดเจนที่สุดในประวัติศาสตร์ถูกทิ้งไว้โดยนักประดิษฐ์ชาวเซอร์เบียชื่อดัง นิโคลา เทสลา ในเรื่องนี้เขาประสบความสำเร็จอย่างมากในการดำเนินการตามแผนของเขา แต่อนิจจาไม่ใช่ในแง่ของประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ดังนั้นหากมีความปรารถนาที่จะทำงานในทิศทางนี้ มีโอกาสมากมายที่ยังไม่ได้ค้นพบ