• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Поняття поля.

Електричне поле.

1. Поняття поля. 2. Напруженість поля. 3. Принцип суперпозиції полів 4. Зображення електростатичного поля. 5. Електричне зміщення

Це поняття – досить складне для розуміння у сучасній фізиці. Воно порівняно з поняттям “заряд” – дуже молоде, бо введене лише у 19-му сторіччі.

Поле і речовина – дві форми існування матерії.

Але на відміну від речовини поняття поле мало використовується за межами фізики. Введення його в науку відноситься до першої третини позаминулого сторіччя, коли молодий англійський вчений Майкл Фарадей проводив досліди із електричними зарядами.

Фарадей поставив ряд дослідів, в яких були відкриті фундаментальні фізичні закони і явища. Ознайомившись з роботою Християна Ерстеда про відхилення магнітної стрілки поблизу провідника зі струмом (1820), Фарадей зайнявся дослідженням зв'язку між електричними і магнітними явищами і в 1821 вперше відкрив явище обертання магніту навколо провідника зі струмом і, навпаки, обертання провідника зі струмом навколо магніту. Протягом наступних 10 років Фарадей намагався «перетворити магнетизм в електрику»; його дослідження завершилося в 1831 відкриттям електромагнітної індукції. Він детально вивчив явище електромагнітної індукції, вивів її основний закон, з'ясував залежність індукційного струму від магнітних властивостей середовища, дослідив явище самоіндукції і екстраструми замикання та розмикання. Відкриття явища електромагнітної індукції зразу ж набуло великого наукового і практичного значення; воно лягло в основу електротехніки.

Фарадей висловив нові ідеї, які пізніше повністю виправдали себе, стосовно природи струму і магнетизму, механізму провідності у різних середовищах і т.д. Він довів однозначність різних видів електрики: одержаної від тертя, «тваринної», «магнітної» і т.д.

Фарадей вперше запропонував уявлення про електричне та магнітне поля.

До Фарадея нього була поширена наступна гіпотеза:

дія заряду q₁ може виявляти себе у будь-якій точці довкола нього, але тільки тоді, коли у цій точці з’явиться інший заряд.

Тобто у цій точці немає нічого, що було б пов’язане з зарядом q₁. Інакше кажучи:

заряд q₁, розміщений у просторі, ніяким чином не змінює стан цього простору. Тільки коли в іншій точці простору, поблизу q₁ розмістити заряд q₂ то між ними виникає взаємодія.

Фарадей припустив, що:

заряд q₁ діє на оточуючий простір і змінює стан вакууму довкола себе. Ця зміна стану вакууму проявляється лише тоді, коли туди помістити заряд q₂ .

Проявленням зміни стану вакууму буде виникнення сили, що діє на другий заряд F₁₂ .

Виникнення електричного поля довкола q₁ і є зміною стану вакууму. Так, як і у випадку заряду, неможливо визначити поле через інші “простіші” поняття.

Присутність поля виявляється у його силовій дії на заряджену частинку, яке є індикатором наявності поля.

Можна сформулювати означення поля:

Електричне поле – вид матерії. Його об’єктивне існування у часі і просторі виявляється у його дії на іншу форму матерії – частинку речовини із електричним зарядом.

Оскільки джерелом електростатичного поля виступає нерухомий електричний заряд, то в означенні поля і заряду утворюється логічний ланцюг:

Заряд – це те у частинках речовини, на що діє електричне поле, а поле – це те, що діє на заряд. Фактично заряд не можна означити без поняття “поле”, а поле – навпаки без поняття “заряд”.

2. Напруженість поля.

Досліди з електричним полем проводять за допомогою пробного заряду q – точкового заряду з позитивним знаком. При цьому величина заряду має бути такою малою, щоб внесення цього пробного заряду у поле, створене зарядом Q, не змінювало характеристик цього поля.

З експериментів відомо, що діюча на пробний заряд q сила F тим більша, чим більша величина q. Тому сила F не може бути критерієм поля.

Якщо взяти відношення , то воно не буде залежати від , бо входить і в F в чисельнику відношення і в знаменник. Тому відношення позначають Е – напруженість електричного поля і вважають основною характеристикою поля

.

Оскільки , то

.

Найпростіший варіант електричного поля – однорідне поле, у якого напруженість Е₀ однакова у всіх його точках. Але таке поле вдається створити лише в обмеженому просторі між двома металевими пластинками, тобто у плоскому конденсаторі.

У випадку сферичного, чи точкового заряду поле неоднорідне.

Рис. 1. Конфігурації електричних полів:

а – точкового позитивного заряду (лінії напруженості виходять з заряду);

б – позитивного заряду (лінії напруженості виходять з заряду);

в – двох різнойменних зарядів;

г – двох однойменних зарядів;

д – між двома різнойменно зарядженими пластинами;

е – між точковим зарядом і протилежно зарядженою пластиною.

З формули випливає на диво просте співвідношення для обчислення силової дії довільного електричного поля на точковий заряд у ньому .

3. Принцип суперпозиції полів.

Суперпозиція – це якісна відмінність поля від речовини.

Наш досвід і найточніші досліди у макросвіті і мікросвіті свідчать, що в певний об’єм простору, де розташоване одне тіло, чи одна частинка речовини, не вдається помістити ще одне тіло, чи частинку речовини, а при спробі досягти цього виникають непереборні сили відштовхування.

Зовсім інша поведінка силового поля. Наближення до заряду Q, що створював т.А поля з напруженістю Е, іншого заряду q, що є джерелом ще одного поля Е₂, приведе до того , у т.А виникне поле .

Остання формула і виражає принцип суперпозиції:

Напруженість поля системи зарядів дорівнює векторній сумі полів, які утворив би кожен із зарядів зокрема.

Принцип суперпозиції дозволяє обчислювати результуюче електричне поле будь-якої складної системи зарядів шляхом поділу її на точкові заряди dq_i і підсумовуванням векторів полів, які утворилися ними.

Читайте також:

1. II. Поняття соціального процесу.
2. V. Поняття та ознаки (характеристики) злочинності
3. А/. Поняття про судовий процес.
4. Адміністративний проступок: поняття, ознаки, види.
5. Адміністративні провадження: поняття, класифікація, стадії
6. Акти застосування юридичних норм: поняття, ознаки, види.
7. Аналіз ступеня вільності механізму. Наведемо визначення механізму, враховуючи нові поняття.
8. АРХІВНЕ ОПИСУВАННЯ: ПОНЯТТЯ, ВИДИ, ПРИНЦИПИ І МЕТОДИ
9. Аудиторські докази: поняття та процедури отримання
10. Базове поняття земле оціночної діяльності.
11. Базові поняття
12. Базові поняття про класифікацію медичної техніки

Переглядів: 787