Wat is een elektrisch veld en welke eigenschappen heeft het?
Definitie
Rondom een geladen lichaam ontstaat een elektrisch veld. Eenvoudig gezegd is dit een veld dat met een bepaalde kracht op andere lichamen inwerkt.
Het belangrijkste kwantitatieve kenmerk is de elektrische veldsterkte. Het is gelijk aan de verhouding tussen de kracht die op de lading inwerkt en de grootte van de lading. De kracht werkt in een bepaalde richting, wat betekent dat de spanning van het elektrische veld een vectorgrootheid is. Hieronder zie je de spanningsformule:
De elektrische veldspanning werkt in de richting die wordt berekend door het principe van superpositie. Dat is:
In onderstaande figuur zie je een voorwaardelijk grafisch beeld van twee ladingen met verschillende polariteit en de krachtlijnen van het elektrische veld die daartussen ontstaan.
Belangrijk! De belangrijkste voorwaarde voor het verschijnen van een elektrisch veld is dat het lichaam een bepaalde lading moet hebben. Alleen dan ontstaat er een veld omheen dat inwerkt op andere geladen lichamen.
Om de grootte van het elektrische veld rond een eenheidstestlading te bepalen met hanger wetin dit geval:
Zo'n veld wordt ook wel Coulomb genoemd.
Een andere belangrijke fysieke grootheid is het elektrisch veldpotentiaal. Dit is geen vectorgrootheid, maar een scalaire grootheid, het is recht evenredig met de energie die op de lading wordt toegepast:
Belangrijk! De kracht- en energiekarakteristiek van een elektrisch veld is spanning en potentieel. Dit zijn de belangrijkste fysieke eigenschappen.
Het wordt gemeten in volt en is numeriek gelijk aan het werk van de EP bij het verplaatsen van de lading van een bepaald punt naar oneindig.
U kunt meer leren over wat de elektrische veldsterkte is in de video-tutorial:
Veldweergaven
Er zijn verschillende basistypen velden, afhankelijk van waar het bestaat. Laten we enkele voorbeelden bekijken van opkomende velden in verschillende situaties.
- Als de ladingen stationair zijn, is dit een statisch veld.
- Als de ladingen langs de geleider bewegen - magnetisch (niet te verwarren met de elektronenbundel).
- Rondom vaste geleiders ontstaat met een constante stroom een stationair veld.
- Bij radiogolven wordt een elektrisch en magnetisch veld uitgezonden, dat zich in de ruimte loodrecht op elkaar bevindt. Dit gebeurt omdat elke verandering in het magnetische veld leidt tot het verschijnen van elektromagnetisme met gesloten veldlijnen.
Detectie van elektrische velden
We hebben geprobeerd u in eenvoudige taal alle belangrijke definities en voorwaarden voor het bestaan van een elektrisch veld te vertellen. Laten we uitvinden hoe we het kunnen vinden. Magnetische detectie is eenvoudig - met een kompas.
We kunnen in het dagelijks leven een elektrisch veld detecteren. We weten allemaal dat als je een plastic liniaal over je haar wrijft, kleine stukjes papier het gaan aantrekken. Dit is het effect van het elektrische veld. Als je je wollen trui uitdoet, hoor je een kraak en zie je glitters - dat is alles.
Een andere manier om EP te detecteren, is door er een testlading in te plaatsen. Het huidige veld zal het afwijzen. Dit wordt gebruikt in CRT-monitoren en, dienovereenkomstig, de stralingsbuizen van de oscilloscoop, we zullen hier later over praten.
Oefenen
We vermeldden al dat in het dagelijks leven een elektrisch veld zich manifesteert wanneer je je wollen of synthetische kleding uittrekt en sprankelt tussen je haar en wol springt, wanneer je over een plastic liniaal wrijft en deze over kleine stukjes papier trekt, en ze worden aangetrokken enzovoort. Maar dit zijn geen normale technische voorbeelden.
Bij geleiders veroorzaakt de kleinste EP de beweging van ladingsdragers en hun herverdeling. Aangezien bij diëlektrica de bandafstand in deze stoffen groot is, zal de elektronenbundel de beweging van ladingdragers alleen veroorzaken in geval van doorslag van het diëlektricum. In halfgeleiders is de actie tussen het diëlektricum en de geleider, maar het is noodzakelijk om de kleine bandafstand te overbruggen door energie over te dragen in de orde van 0,3 ... 0,7 eV (voor germanium en silicium).
Van wat er in elk huis is, zijn dit elektronische huishoudelijke apparaten, inclusief voedingen. Ze hebben een belangrijk onderdeel dat werkt dankzij het elektrische veld - dit is een condensator. Daarin worden de ladingen op de platen gehouden, gescheiden door een diëlektricum, alleen vanwege het werk van het elektrische veld. Op de onderstaande afbeelding ziet u een voorwaardelijk beeld van ladingen op de condensatorplaten.
Andere toepassingen in de elektrotechniek zijn veldeffecttransistors of MOS-transistors. In hun naam wordt het actieprincipe al genoemd. Daarin is het werkingsprincipe gebaseerd op een verandering in de geleidbaarheid van STOK-ISTOK onder invloed van een transversaal elektrisch veld op de halfgeleider, en in MIS (MOS, MOSFET - hetzelfde) wordt de poort volledig gescheiden door een diëlektrische laag (oxide) van het geleidende kanaal, zodat de invloed van de poortstromen - BRON is per definitie onmogelijk.
Een andere toepassing die al in het dagelijks leven is vertrokken, maar nog steeds 'leeft' in industriële en laboratoriumtechnologie - elektronenstraalbuizen (CRT's of zogenaamde beeldbuizen). Waar een van de opties voor een apparaat om de straal over het scherm te bewegen een elektrostatisch afbuigsysteem is.
Simpel gezegd, een pistool dat elektronen uitzendt (emitteert). Er is een systeem dat dit elektron naar het gewenste punt op het scherm afbuigt om het gewenste beeld te verkrijgen. Er wordt spanning op de platen gezet en het uitgezonden vliegende elektron wordt beïnvloed door respectievelijk Coulomb-krachten door een elektrisch veld. Alles wat wordt beschreven gebeurt in een vacuüm. Vervolgens wordt er een hoge spanning op de platen gezet en worden er een horizontale transformator en een flyback-omzetter geïnstalleerd.
De onderstaande video legt kort en duidelijk uit wat een elektrisch veld is en welke eigenschappen dit speciale type materie heeft:
Gerelateerde materialen:
Bezig met laden ...
