Jõuväli ja jõujooned on tõesti olemas. Väljajooned on blogides kõige huvitavamad. Mida saab määrata Coulombi seaduse abil
« Füüsika – 10. klass
Mis on vahendaja, kes teostab tasude vastasmõju?
Kuidas teha kindlaks, kumb kahest väljast on tugevam? Soovitage väljade võrdlemise viise.
Elektrivälja tugevus.
Elektrivälja tuvastatakse laengule mõjuvate jõudude abil. Võib väita, et me teame välja kohta kõike, mida vajame, kui teame mis tahes laengule mõjuvat jõudu välja mis tahes punktis. Seetõttu on vaja kasutusele võtta selline valdkonna tunnus, mille tundmine võimaldab meil seda jõudu määrata.
Kui asetada vaheldumisi välja samasse punkti väikesed laetud kehad ja mõõta jõude, siis selgub, et väljalt tulevale laengule mõjuv jõud on selle laenguga otseselt võrdeline. Tõepoolest, olgu välja loodud punktlaeng q 1 . Coulombi seaduse (14.2) järgi mõjub punktlaengule q laenguga q võrdeline jõud. Seetõttu ei sõltu välja antud välja punkti asetatud laengule mõjuva jõu suhe sellesse laengusse iga välja punkti puhul laengust ja seda võib pidada välja tunnuseks.
Nimetatakse välja antud punkti asetatud punktlaengule mõjuva jõu ja selle laengu suhet elektrivälja tugevus.
Nagu jõud, väljatugevus - vektori suurus; seda tähistatakse tähega:
Seega on elektrivälja laengule q mõjuv jõud võrdne:
K. (14.8) 
Vektori suund on sama, mis positiivsele laengule mõjuva jõu suund ja vastupidine negatiivsele laengule mõjuva jõu suunale.
Pingeühikuks SI on N/Cl.
Elektrivälja jõujooned.
Elektriväli meeleorganeid ei mõjuta. Me ei näe teda. Küll aga saame välja jaotusest mingi ettekujutuse, kui joonistame väljatugevuse vektorid mitmesse ruumipunkti (joonis 14.9, a). Pilt on visuaalsem, kui joonistate pidevaid jooni.
Nimetatakse sirgeid, mille puutuja igas punktis langeb kokku elektrivälja tugevusvektoriga jõujooned või väljatugevuse jooned(Joon. 14.9, b).
Väljajoonte suund võimaldab määrata väljatugevuse vektori suuna erinevates välja punktides ning väljajoonte tihedus (joonte arv pindalaühiku kohta) näitab, kus väljatugevus on suurem. Seega on joonistel 14 10-14.13 väljajoonte tihedus punktides A suurem kui punktides B. On ilmne, et A > B.
Ei tohiks arvata, et pingejooned eksisteerivad tegelikult venitatud elastsete niitide või nööridena, nagu Faraday ise eeldas. Pingutusjooned aitavad visualiseerida ainult välja jaotust ruumis. Need pole reaalsemad kui meridiaanid ja paralleelid maakeral.
Väljajooned saab nähtavaks teha. Kui isolaatori (näiteks kiniini) piklikud kristallid on viskoosses vedelikus (näiteks kastoorõlis) hästi segatud ja sinna asetatakse laetud kehad, siis nende kehade läheduses rivistuvad kristallid ahelates piki pinget.
Joonistel on toodud pingejoonte näited: positiivse laenguga kuul (vt. joon. 14.10), kaks vastassuunas laetud kuuli (vt joonis 14.11), kaks sarnase laenguga kuuli (vt. joonis 14.12), kaks plaati, mille laengud on mooduli poolest võrdsed. ja vastasmärgiga (vt joon. 14.13). Viimane näide on eriti oluline.
Joonisel 14.13 on näha, et plaatidevahelises ruumis on jõujooned põhimõtteliselt paralleelsed ja üksteisest võrdsel kaugusel: elektriväli on siin kõigis punktides ühesugune.
Nimetatakse elektrivälja, mille intensiivsus on kõigis punktides ühesugune homogeenne.
Piiratud ruumipiirkonnas võib elektrivälja pidada ligikaudu ühtlaseks, kui väljatugevus selles piirkonnas muutub ebaoluliselt.
Elektrivälja jõujooned ei ole suletud, need algavad positiivsetel laengutel ja lõpevad negatiivsetel. Jõujooned on pidevad ega ristu, kuna ristumiskoht tähendaks elektrivälja tugevuse teatud suuna puudumist antud punktis.
Elektrivälja potentsiaal. ekvipotentsiaalpinnad.
Juhid ja dielektrikud elektriväljas.
Elektriline võimsus. Elektrilise võimsuse ühikud. Korter
Kondensaator.
Elektriväli. Coulombi seadus.
Elektrivälja tugevus.
põllujooned.
Kaasaegsete teaduslike kontseptsioonide kohaselt eksisteerib aine kahel kujul: aine kujul ja välja kujul. Looduses pole nii palju põlde. Seal on ainult need väljad:
A) gravitatsiooniline
B) elektriline
B) magnetiline
D) tuumaenergia
E) nõrkade vastasmõjude väli.
Ja looduses pole enam põlde ega saagi olla.
Kogu teave muud tüüpi väljade (bioloogilised, torsioon- jne) kohta on vale, kuigi nende valdkondade pooldajad püüavad nende olematute väljade mõistete alla tuua mingit “teaduslikku” teooriat, kuid niipea, kui põhimõte Kui kasutatakse tõestatavuse eeldust, kannatavad need pseudoteaduslikud teooriad täieliku krahhi. Sellega peaksid arvestama kõik meditsiinispetsialistid, sest pseudoteaduslike teooriate pooldajad spekuleerivad jultunult olematute valdkondade kontseptsioonidega: müüvad suure raha eest kõikvõimalikke kasutuid seadmeid, mis väidetavalt ravivad kõiki haigusi "korrigeerimise" meetodil. bioväli või torsioonväli”. Müügil on kõikvõimalikud "torsioonvälja generaatorid", "laetud" amuletid ja muud täiesti kasutud asjad. Ja ainult kindlad teadmised füüsikast ja muudest loodusteadustest võimaldavad lõigata maad nende jalge alt, kes saavad kasu elanikkonna petmisest.
Selles loengus käsitleme üht reaalset valdkonda − elektriväli.
Nagu teate, väli meie meeli ei mõjuta, aistinguid ei tekita, kuid sellegipoolest on see tõesti olemas ja seda saab tuvastada sobivate instrumentidega.
Mil moel see avaldub?
Juba Vana-Kreekas avastati, et villaga kantud merevaik hakkas enda juurde meelitama mitmesuguseid väikseid esemeid: täppe, kõrsi, kuivi lehti. Kui hõõrute plastikkammi puhastele ja kuivadele juustele, hakkab see juukseid meelitama. Miks juuksed enne kammi hõõrumist ei meelitanud, aga peale hõõrumist hakkasid tõmbama? Jah, peale hõõrdumist tekkis kammile hõõrdumise järel laeng. Ja nad andsid talle nime elektrilaeng. Aga miks sellist laengut enne hõõrdumist ei olnud? Kust ta pärast hõõrdumist tuli? Jah, väli eksisteerib kõigi kehade ümber, millel on elektrilaeng. Selle välja kaudu edastatakse teatud kauguselt eemaldatud objektide vastastikmõju.
Edasised uuringud näitasid, et elektriliselt laetud kehad ei suuda mitte ainult meelitada, vaid ka tõrjuda. Sellest järeldati, et elektrilaenguid on kahte tüüpi. Neid nimetati esialgselt positiivne (+) ja negatiivne (-). Kuid need nimetused on täiesti meelevaldsed. Sama eduga võiks neid nimetada näiteks must-valgeteks või ülevalt ja alt jne.
Nagu laengud tõrjuvad ja erinevalt laengud tõmbavad. Elektrilaengu ühik rahvusvahelises SI ühikute süsteemis on ripats (Cl). See üksus on nime saanud prantsuse teadlase C. Coulombi järgi. See teadlane tuletas eksperimentaalselt välja tema nime kandva seaduse:
F = k( q1q2)
F- laengute vaheline tõmbe- või tõukejõud
q1 ja Q2 - süüdistused
R- laengute vaheline kaugus
k- proportsionaalsuse koefitsient, võrdne 9*10 9 Nm 2 / Kl 2
Kas on väikseim tasu? Selgub, et jah, on. On olemas selline elementaarosake, mille laeng on väikseim ja millest väiksem, looduses ei eksisteeri. Igatahes tänapäevaste andmete järgi. See osake on elektron. See osake asub aatomis, kuid mitte selle keskel, vaid liigub orbiidil ümber aatomituuma. Elektronil on negatiivne laeng ja selle suurus on q \u003d e \u003d -1,6 * 10 -19 Cl. Seda väärtust nimetatakse elementaarne elektrilaeng.
Nüüd teame, mis on elektriväli. Nüüd kaaluge küsimust: millistes ühikutes tuleks seda mõõta, et see ühik oleks objektiivne?
Selgub, et elektriväljal on kaks omadust. Üks neist on nn pinget.
Selle ühiku mõistmiseks võtame +1 C laengu ja asetame selle ühte välja punktidest ning mõõdame jõudu, millega väli sellele laengule mõjub. Ja selle laengu väärtus on väljatugevus.
Kuid põhimõtteliselt pole vaja 1 C laadimist võtta. Võite võtta suvalise tasu, kuid sel juhul tuleb intensiivsus arvutada järgmise valemi abil:
Siin E on elektrivälja tugevus. Mõõtmed - N/Cl.
Faraday üks olulisemaid saavutusi oli tema uus tõlgendus, kuidas jõud ühelt kehalt teisele üle kandub. Selle asemel, et distantsilt tegutseda, kujutas ta ette jõujooni, mis tungivad ruumi. 1830. ja 1840. aastatel jätkas Faraday oma idee arendamist magnetiliste ja elektriliste jõujoonte kohta. Kuid kuna sellel uuel ideel polnud matemaatilist kuju, lükkas enamik teadlasi selle tagasi. Siiski oli kaks olulist erandit – William Thomson ja James Clerk Maxwell.
Thomson andis Faraday jõujoontele matemaatilise tõlgenduse ja näitas, et jõujoonte mõiste on kooskõlas soojusteooria ja mehaanikaga; nii pandi paika väljateooria matemaatiline alus. Faraday mõistis, kui tähtis on olla nende "kahe väga andeka härrasmehe ja silmapaistva matemaatiku" toetatud; Ta ütles: "Mulle valmistab suurt rõõmu ja julgustust tunne, et need kinnitavad minu pakutud esitluse õiglust ja universaalsust."
Faraday jaoks tekkis idee jõujoontest loomulikult tema katsetest magnetiga. Kui ta nõelakujulisi raudviilusid magnetitükile toetuvale paberilehele kukkus, märkas ta, et viilid reastuvad teatud suunas, sõltuvalt nende asendist magneti suhtes.
Ta arvas, et magnetpoolused on ühendatud magnetjoontega ja et need jooned on nähtavaks tehtud raudviilide abil, mis olid joondatud joontega paralleelselt. Faraday jaoks olid need jooned tõelised, ehkki nähtamatud. Faraday laiendas oma idee jõujoontest elektrijõududele; ta uskus, et gravitatsiooni saab tõlgendada sarnaselt. Selle asemel, et öelda, et planeet teab millegipärast, kuidas ta peaks ümber päikese tiirlema, tutvustas Faraday gravitatsioonivälja kontseptsiooni, mis kontrollib planeeti orbiidil. Päike tekitab enda ümber välja ning planeedid ja teised taevakehad tunnetavad välja mõju ja käituvad vastavalt. Samamoodi tekitavad laetud kehad enda ümber elektrivälju ning teised laetud kehad tajuvad seda välja ja reageerivad sellele. Magnetidega on seotud ka magnetväljad.
Newton uskus, et peamised objektid on jõududega omavahel ühendatud osakesed; ja nendevaheline ruum on tühi. Faraday kujutas ette, et nii osakesed kui ka väljad suhtlevad üksteisega; Ja see on üsna kaasaegne vaatenurk. Ei saa öelda, et osakesed on väljadest reaalsemad. Tavaliselt kujutame välju joontena, mis näitavad jõu suunda igas ruumipunktis.
Mida tihedamad on jooned, seda suurem on jõud. Võtame näiteks Päikese gravitatsiooni. Võib öelda, et kõigist võimalikest suundadest tulles lõpevad kõik jõujooned Päikeses. Me saame joonistada erineva raadiusega sfääre, mille keskpunkt on Päike, kusjuures iga jõujoon lõikub iga sfääriga. Sfääride pindala suureneb nende raadiuse ruudu võrra, mistõttu joontihedus väheneb pöördvõrdeliselt kauguste ruuduga.
Seega viib jõujoonte idee meid otse Newtoni gravitatsiooniseaduseni (ja ka Coulombi pöördruutseaduseni konstantse laenguga elektrivälja jaoks; 
Jõuvälja (nt gravitatsioonivälja) idee kasutamisel tuleb järgida mõnda lihtsat reeglit.
1. Gravitatsioonikiirendus toimub mööda keha läbivat jõuvälja.
2. Kiirenduse suurus on võrdeline joonetihedusega antud punktis.
3. Jõujooned saavad lõppeda ainult seal, kus on mass. Antud punktis lõppevate sirgete arv on võrdeline selle punkti massiga.
Nüüd on lihtne tõestada väidet, mille kallal Newton pidi kõvasti vaeva nägema. Võrreldes kiirendusi Maa pinnal ja Kuu orbiidil, eeldas Newton, et Maa mõjub kõikidele kehadele nii, nagu oleks kogu selle mass koondunud selle keskmesse. Miks?
Oletame lihtsuse mõttes, et Maa on täiesti ümmargune ja sümmeetriline. Siis katavad sissetulevad jõujooned võrdselt kõik selle pinna osad. Kolmanda) reegli kohaselt sõltub jõujoonte arv Maa massist. Kui kogu mass oleks koondunud planeedi keskmesse, jätkuksid kõik need jooned keskmesse. Seega Maa gravitatsiooniväli
ei sõltu sellest, kuidas mass selle pinna all jaotub, kui on olemas sfääriline sümmeetria. Eelkõige loob kogu Maa mass, mis on koondunud selle keskele, täpselt samasuguse gravitatsiooni kui päris Maa.
Täpselt sama arutluskäik kehtib ka elektrivälja kohta. Aga kuna on kahte tüüpi elektrilaenguid, positiivset ja negatiivset, siis laengu märgi muutumisel muutub jõujoonte suund vastupidiseks. Jõujooned algavad positiivsest laengust ja lõpevad negatiivse laenguga.
Teema 1.1 Elektrivälja omadused ja parameetrid
Sissejuhatus distsipliini (distsipliini põhisisu, elektrienergia väärikus ja roll, elektrienergia allikad, elektrienergia kasutamine, rahvamajanduse elektrifitseerimine, selle tähendus, leninlik GOELRO plaan, kujunemine ja esialgne elektrotehnika arendamine).
Elektrivälja mõiste. Elektrivälja peamised omadused: tugevus, potentsiaal ja elektripinge. Coulombi seadus.
Teema õppimise juhend 1.1
Sissejuhatuses on vaja omada ettekujutust õppeainest "Elektrotehnika ja elektroonika" ja selle kohast rahvamajanduses, elektrotehnika tähtsusest kaasaegse tööstuse arengus. Kirjandus: lk 5-6. Ja ka omada ettekujutust elektriväljast, selle põhiomadustest. Tunne Coulombi seadust. Viited: ptk 1, lk 8-28.
Küsimused enesekontrolliks
1. Milliseid energiaallikaid teate, taastuvaid ja taastumatuid?
2. Milliseid energialiike teie kodus olevad elektrivastuvõtjad muudavad elektrienergiaks?
3. Milliseid meetmeid rakendatakse ja mida saab teie kodus energia säästmiseks rakendada?
4. Kas elektrienergia ülekandmisel alalisvoolul on eeliseid võrreldes vahelduvvooluga edastamisega?
5. Millised on alalisvoolu elektriseadmete kasutusvaldkonnad?
6. Joonisel on kujutatud vesinikuaatomi mudel. Millises ruumipiirkonnas elektriväli toimib:
a) piirkonnas
b) piirkonnas C?
7. Milline järgmistest väidetest on teie arvates õige?
a) jõuväli ja jõujooned on tõesti olemas;
b) väli eksisteerib tegelikkuses ja jõujooned on tinglikud;
c) väli ja jõujooned eksisteerivad tinglikult.
8. Milline on elektrivälja potentsiaal?
a) vektor; b) skalaar.
Teema 1.2 Juhtide, pooljuhtide ja elektriisolatsioonimaterjalide omadused
Juhid ja dielektrikud elektriväljas. Elektriisolatsioonimaterjalid ja nende omadused. elektriline võimsus. Kondensaatorid. Kondensaatorite ühendused. Elektritööde lakid ja isoleermaterjalid.
Teema õppimise juhend 1.2
Omama arusaamist juhtidest ja dielektrikutest elektriväljas, ja nende omadustest. Mis on kondensaator. Elektrilise mahtuvuse mõõtühik. Kuidas saab kondensaatoreid ühendada? Milliseid lakke ja isoleermaterjale kasutatakse elektritöödel.
Küsimused enesekontrolliks
1. Kolme toiteallikaga ühendatud kondensaatori paralleelühendusega osutus üks neist (C 3) katki. Kuidas muutub kondensaatorite pinge ja milline on nende kogumahtuvus?
a) U = const; C kokku = C 1 + C 2;
b) U = 0; C kokku = ¥.
2. Kolm toiteallikaga ühendatud kondensaatorit on ühendatud järjestikku. Kuidas jaotatakse pinge kondensaatorite vahel?
a) U1 > U2 > U3;
b) U3 > U2 > U1;
c) küsimusele vastamiseks pole piisavalt andmeid.
3. Kolm kondensaatorit saab ühendada järjestikku, paralleelselt ja segaühendusega. Mitu ühendusahelat saab ehitada kolmest sama mahtuvusega C kondensaatorist ja milline neist on väikseima ekvivalentmahtuvusega?
Jaotis 2. MAGNETVÄLJA
Teema 2.1 Magnetvälja omadused ja parameetrid
Üldteave magnetvälja kohta. Magnetvälja põhiomadused ja omadused. Magnetvälja jõu mõju. Ampère'i seadus, Lenz. Induktiivsus.
Teema õppimise juhend 2.1
Omama arusaamist magnetväljast, selle omadustest ja omadustest. Mis on magnetvälja mõjuv jõud. Teadma Ampere, Lenzi seadust, induktiivsuse mõistet ja selle mõõtühikuid.
Küsimused enesekontrolliks
1. Mis väli tekib liikuvate elektrilaengute ümber?
a) magnetiline;
b) elektriline;
c) elektromagnetiline.
a) B = 200 Wb;
b) B \u003d 0,25 × 10 -3 Wb.
3. Milline magnetvälja tunnus vastab henri mõõtmele meetri kohta (G/m)?
4. Kui suur on magnetvoo Ф suurus?
a) vektor;
b) skalaar.
5. Mis on magnetpinge U m väärtus?
a) vektor;
