O que é um campo elétrico e quais propriedades ele possui
Definição
Ao redor de um corpo carregado, um campo elétrico surge. Em termos simples, este é um campo que atua sobre outros corpos com uma certa força.
A principal característica quantitativa é a força do campo elétrico. É igual à razão entre a força que atua na carga e a magnitude da carga. A força atua em uma determinada direção, o que significa que a tensão do campo elétrico é uma quantidade vetorial. Abaixo você vê a fórmula da tensão:
A tensão do campo elétrico atua na direção calculada pelo princípio da superposição. Ou seja:
Na figura abaixo, você vê uma imagem gráfica condicional de duas cargas de polaridade diferente e as linhas de força do campo elétrico que surgem entre elas.
Importante! A principal condição para a aparência de um campo elétrico é que o corpo precise ter algum tipo de carga. Somente então um campo surgirá em torno dele que atuará em outros corpos carregados.
Para determinar a magnitude do campo elétrico em torno de uma carga de teste unitário usando lei pendente, nesse caso:
Esse campo também é chamado de Coulomb.
Outra quantidade física importante é o potencial do campo elétrico. Esta não é uma quantidade vetorial, mas uma quantidade escalar, é diretamente proporcional à energia aplicada à carga:
Importante! A característica de força e energia de um campo elétrico é tensão e potencial. Essas são suas principais propriedades físicas.
É medido em Volts e é numericamente igual ao trabalho do PE em mover a carga de um certo ponto para o infinito.
Você pode aprender mais sobre qual é a força do campo elétrico no tutorial em vídeo:
Visualizações de campo
Existem vários tipos básicos de campos, dependendo de onde eles existem. Vamos considerar alguns exemplos de campos resultantes em várias situações.
- Se as cobranças forem estacionárias, este é um campo estático.
- Se as cargas se moverem ao longo do condutor - magnético (não confunda com o feixe de elétrons).
- Um campo estacionário surge em torno de condutores fixos com corrente constante.
- Nas ondas de rádio, é emitido um campo elétrico e magnético, localizados no espaço perpendicular um ao outro. Isso acontece porque qualquer alteração no campo magnético dá origem ao aparecimento de eletromagnetismo com linhas de campo fechadas.
Detecção de campo elétrico
Tentamos explicar todas as definições e condições importantes para a existência de um campo elétrico em linguagem simples. Vamos descobrir como encontrá-lo. A detecção magnética é fácil - com uma bússola.
Podemos detectar um campo elétrico na vida cotidiana. Todos sabemos que se você esfregar uma régua de plástico no cabelo, pequenos pedaços de papel começarão a atraí-la. Este é o efeito do campo elétrico. Quando você tira o suéter de lã, ouve um estalo e vê brilhos - é isso.
Outra maneira de detectar o EP é colocar uma carga de teste nele. O campo atual irá rejeitá-lo. Isso é usado em monitores CRT e, consequentemente, nos tubos de radiação do osciloscópio, falaremos sobre isso mais adiante.
Prática
Já mencionamos que na vida cotidiana um campo elétrico se manifesta quando você tira suas roupas de lã ou sintéticas e brilha entre seus cabelos e cabelos, quando você esfrega uma régua de plástico e a desenha sobre pequenos pedaços de papel, e eles são atraídos e assim por diante. Mas estes não são exemplos técnicos normais.
Nos condutores, o menor EP causa o movimento de portadores de carga e sua redistribuição. Nos dielétricos, como a diferença de banda nessas substâncias é grande, o feixe de elétrons causará o movimento dos portadores de carga somente no caso de quebra do dielétrico. Nos semicondutores, a ação é entre o dielétrico e o condutor, mas é necessário superar o gap de banda pequena transferindo energia da ordem de 0,3 ... 0,7 eV (para germânio e silício).
Pelo que há em todas as casas, esses são eletrodomésticos eletrônicos, incluindo fontes de alimentação. Eles têm uma parte importante que funciona graças ao campo elétrico - este é um capacitor. Nele, as cargas são mantidas nas placas separadas por um dielétrico, apenas por causa do trabalho do campo elétrico. Na figura abaixo, você vê uma imagem condicional de cargas nas placas do capacitor.
Outras aplicações na engenharia elétrica são transistores de efeito de campo ou MOS. Em seu nome, o princípio da ação já é mencionado. Neles, o princípio de operação é baseado em uma alteração na condutividade do STOK-ISTOK sob a influência de um campo elétrico transversal no semicondutor e no MIS (MOS, MOSFET - a mesma coisa), o portão é completamente separado por uma camada dielétrica (óxido) do canal condutor, de modo que a influência das correntes do portão - SOURCE é impossível por definição.
Outra aplicação que já partiu na vida cotidiana, mas ainda está "vivendo" em tecnologia industrial e de laboratório - tubos de raios catódicos (CRTs ou chamados tubos de imagem). Onde uma das opções para um dispositivo mover o feixe pela tela é um sistema de desvio eletrostático.
Em termos simples, isto é, uma arma que emite (emite) elétrons. Existe um sistema que desvia esse elétron para o ponto desejado na tela para obter a imagem desejada. A tensão é aplicada às placas e o elétron voador emitido é afetado pelas forças de Coulomb, respectivamente, e pelo campo elétrico. Tudo descrito acontece no vácuo. Em seguida, uma alta voltagem é aplicada às placas e um transformador horizontal e um conversor flyback são instalados para formar a placa.
O vídeo abaixo explica de forma breve e clara o que é um campo elétrico e quais propriedades esse tipo especial de matéria possui:
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