با توجه به تعامل بدن های شارژ و اتهامات نقطه، این سوال مطرح می شود، چرا نیروها به اتهامات عمل می کنند، گاهی اوقات در یک فاصله بسیار طولانی و جدا از خلوت (خلاء)؟ برای پاسخ به این سوال، حضور اتهامات یک عامل فیزیکی که این تعامل را انتقال می دهد، باید فرض شود. در دهه 1830، م. فارادی تئوری نزدیکترین را توسعه داد، که از آن مفهوم جریان داشت میدان الکترومغناطیسی.

با توجه به این نظریه، هر اتهام یک منبع یک میدان الکترومغناطیسی است که در فضا با سرعت نور پخش می شود. در مورد اتهامات ثابت، این فیلد الکترواستاتیک نامیده می شود. اموال اصلی آن این است که نیرویی که در این زمینه قرار داده شده، نیرویی است. بنابراین، ما می توانیم فرض کنیم که غیر هزینه ها به طور مستقیم با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند و هر یک از اتهامات ثابت یک میدان الکترواستاتیک را در فضا ایجاد می کند که بر روی هزینه دیگری عمل می کند. میدان الکترواستاتیک توسط دو ارزش شرح داده شده است: پتانسیل و تنش.

تنش میدان الکتریکی قدرت بردار قدرت میدان الکتریکی است و برابر با قدرت عمل می کند آزمایشیک بار مثبت، قرار داده شده در این نقطه از میدان تقسیم شده توسط مقدار این شارژ (بار محاکمه باید اندازه کافی کوچک به منظور تحریف زمینه اندازه گیری شده):

جهت بردار همزمان با جهت نیروی عمل بر شارژ مثبت است.

فیلد الکترواستاتیک گرافیکی با استفاده از آن نشان داده شده است خطوط تنش (خطوط خاموش) - خطوط ممنوعه که در هر نقطه با جهت بردار هماهنگ می شوند (شکل 1.3). برای خطوط برق، جهت انتخاب شده است، که با جهت بردار تنش همخوانی دارد، در حالی که چنین خطوط هرگز تقاطع نیستند. چه زمانی میدان یکنواخت (هنگامی که بردار تنش در هر نقطه از فضا، ماژول ثابت و جهت) خط شدت به موازات بردار تنش.

به منظور گرافیکی نه تنها جهت، بلکه همچنین ماژول تنش میدان الکترواستاتیک، خطوط برق با خاصیت انجام می شود مقدار کمی: تعداد خطوط تنش سطح سطح سطح، عمود بر خطوط شدت، باید برابر با مدول بردار تنش باشد: (شکل 1.3).

شکل. 1.3. خطوط برق میدان مغناطیسی الکتریکی

خطوط برق میدان های کولون از اتهامات مثبت و منفی نقطه در شکل نشان داده شده است. 1.4

شکل. 1.4 خطوط برق اتهامات نقطه

برای نمایشگاه میدان الکترواستاتیک اصل فوقانی: تنش میدان سیستم شارژ برابر با مجموع بردار از نقاط قوت میدان است که هر یک از اتهامات شارژ را به طور جداگانه ایجاد می کند:

کجا - قدرت میدان الکتریکی ایجاد شده توسط اتهام در این نقطه. اصل SUPERPOSITION اجازه می دهد تا شما را به محاسبه شدت زمینه هر سیستم از اتهامات ثابت، ارسال آن را به صورت مجموعه ای از اتهامات نقطه.

به عنوان مثال، استفاده از اصل ابررسانای زمینه ها در شکل. 1.5 الگوی خطوط برق میدان الکتریکی را نشان می دهد دو قطبی - سیستم های دو اتهام مشابه از علائم مختلف q. و - q.واقع در برخی از راه دور l..

شکل. 1.5. خطوط برق میدان دوقطبی الکتریکی

جابجایی برق قضیه گاوس برای میدان الکترواستاتیک در دی الکتریک

تنش میدان الکترواستاتیک بستگی به خواص محیط دارد: در یک میدان میدان متوسط \u200b\u200bمحیطی ایزوتروپیک همگن E. معکوس متناسب با E. . بردار تنش E، حرکت در سراسر مرز دی الکتریک، تحت تغییر جهش مانند، در نتیجه ایجاد ناراحتی در هنگام محاسبه زمینه های الکترواستاتیک. بنابراین، معلوم شد که علاوه بر بردار تنش، مشخص شده است بردار جابجایی الکتریکی که برابر با یک محیط ایزوتروپیک الکتریکی است

d \u003d ee 0 E. (1)

با استفاده از فرمول ها e \u003d 1 + c و p \u003d ce 0 e، بردار جابجایی الکتریکی می تواند بیان شود

d \u003d e 0 e + p (2)

واحد جابجایی الکتریکی آویز در هر متر در یک مربع (CL / M 2) است.

اتهامات مرتبط در یک دی الکتریک در حضور یک میدان الکترواستاتیک خارجی ایجاد شده توسط سیستم اتهامات الکتریکی آزاد، به نظر می رسد، یک فیلد اضافی از اتهامات مرتبط با یک دی الکتریک به میدان الکترواستاتیک اتهامات آزاد، ظاهر می شود. در نتیجه میدان B. دی الکتریک توسط شدت بردار شرح داده شده است e و بنابراین آن را به خواص دی الکتریک بستگی دارد. بردار D. فیلد الکترواستاتیک ایجاد شده توسط اتهامات رایگان اتهامات مربوطه ناشی از دی الکتریک می تواند توزیع مجدد اتهامات آزاد را ایجاد کند که یک زمینه ایجاد می کند. بنابراین، بردار D. میدان الکترواستاتیک ایجاد می شود اتهامات رایگان(I.E. در خلاء)، اما با چنین توزیع در فضا، که است با دی الکتریک.

به طور مشابه، مانند میدان e رشته D. با کمک نشان داده شده است خطوط جابجایی الکتریکی جهت و تراکم آن به همان شیوه ای برای خطوط تنش تعیین می شود.

E. خطوط بردار می تواند در هر اتهام - رایگان و مرتبط، در حالی که خطوط بردار د - فقط در اتهامات آزاد از طریق مناطق زمینه ای که در آن هستند اتهامات مرتبط، بردار خط D. عبور بدون وقفه

برای خودسرانه بسته جریان بردار Surface S D. از طریق این سطح

قضیه Gaussian برای میدان الکترواستاتیک در دی الکتریک:

(4)

i.E. جریان بردار میدان الکترواستاتیک در دی الکتریک از طریق یک سطح بسته دلخواه، برابر با میزان جبری زندانیان در این سطح است رایگان اتهامات برق. در این فرم، قضیه Gauss برای میدان الکترواستاتیک برای هر دو محیط همگن و ایزوتروپیک و غیر یکنواخت و غیر یکنواخت معتبر است.

ما فرم دیفرانسیل قضیه گاوسی را برای میدان الکترواستاتیک در دی الکتریک برداشتیم. قابل اجرا (4) به سطح کوچک DS، که حجم کوچک DV را محدود می کند و حاوی هزینه DQ است. ما هر دو بخش را در DV تقسیم می کنیم و زمانی که میل DV به صفر می رسد، به حد مجاز حرکت می کنیم:

(5)

حد مجاز در سمت چپ بیان (5) مقدار را تعیین می کند واگرایی میدان. سپس عبارت (5) را می توان ثبت کرد

div d \u003d s،(6)

چگالی فله از شارژ آزاد است.

جنبه عملی قضیه گاوس این است که با کمک آن، میدان های الکتریکی متقارن در رسانه های نامتقارن محاسبه می شود.

ظرفیت الکتریکی منفرد، مجد، تنها، منزوی، انفرادی

اکسپلورر

در نظر گرفتن هادی جداگانه I.E. هادی که از دیگر هادی ها، بدنها و اتهامات حذف شده است. پتانسیل آن به طور مستقیم متناسب با اتهام هادی است. هدایت های مختلف، همان شارژ شده، پتانسیل های مختلفی را می گیرند، بنابراین می توانید یک هادی منزوی را ضبط کنید

ضریب تناسب از جانببه نام ظرفیت الکتریکی هادی.از (1) آن را دنبال می کند

ظرفیت هدایت کننده منزوی توسط اتهام تعیین می شود، پیام که هدایت کننده آن پتانسیل آن را در هر واحد تغییر می دهد. ظرفیت هادی بستگی به اندازه و شکل آن دارد، اما به مواد وابسته نیست، حالت جمع، اشکال و اندازه حفره های داخل هادی. این به خاطر این واقعیت است که اتهامات اضافی بر روی سطح خارجی هادی توزیع می شود. ظرفیت نیز به اتهامات هادی یا پتانسیل آن وابسته نیست.

واحد برق - فرده(f): 1 F. ظرفیت چنین هادی منزوی که تغییرات بالقوه آن به 1 ولت زمانی که شارژ در 1 سلول گزارش شده است، تغییر می کند.

ظرفیت توپ شعاع منزوی R، در یک محیط همگن با ثابت دی الکتریک E، برابر است

(3)

از (3) این به این معنی است که ظرفیت در 1 F. یک توپ منحصر به فرد در Vacuo و داشتن شعاع داشته باشد r \u003d 9 × 10 6 کیلومترچه چیزی در مورد 1400 یک بار از شعاع زمین (ظرفیت الکتریکی زمین C \u003d 0.7MF). از آنجایی که فراد ارزش بسیار بزرگی است، پس از آن شیوه ها از واحدهای دالی - Millinarad (MF)، Microfrades (IFF)، نانوفراد (NF)، Picophadrad (PF) استفاده می کنند. از فرمول (3 آن را دنبال می کند که واحد ثابت الکتریکی و 0 فرراد در هر متر (F / M).

محاسبات

خازن هابه نام دستگاه های با توانایی در اندازه های کوچک و پتانسیل های کوچک نسبتا اطراف آن برای جمع آوری هزینه های قابل توجه، به عنوان یک ظرفیت بزرگ است.

اگر بدنهای دیگر را به هادی متهم برسید، آنها القا شده اند (بر روی هادی) یا مربوط به اتهامات مربوطه (بر روی دی الکتریک) و نزدیکترین شارژ نزدیک به شارژ پیشرو Q. اتهام علامت مخالف وجود خواهد داشت. این اتهامات تضعیف میدان ایجاد شده توسط شارژ Q، I.E. کاهش پتانسیل هادی، که منجر به افزایش ظرفیت الکتریکی آن می شود.

خازن شامل دو هادی (صفحات) توسط یک دی الکتریک جدا شده است. ظرفیت خازن کوتاه است، تا اثرات بدن های اطراف آن، به طوری که هادی ها چنین فرم را به طوری که زمینه ایجاد شده توسط اتهامات دقیق در یک شکاف باریک بین صفحات خازنی متمرکز شده است. این وضعیت رضایت بخش است: دو صفحه تخت؛ دو سیلندر کواکسیال؛ دو حوزه متمرکز. بنابراین، بسته به نوع صفحات، خازن ها به آن تقسیم می شوند تخت، استوانه ای و کروی.

از آنجا که این میدان در داخل خازن متمرکز شده است، خطوط تنش بر روی یک لامپ شروع می شوند و به دیگری پایان می یابند، بنابراین اتهامات آزاد ناشی از صفحات مختلف برابر با ماژول با اتهامات چند بعدی است. خازن ظرفیت به نام کمیت فیزیکیبرابر با نسبت شارژ انباشته شده در کندانسور، به تفاوت بالقوه بین صفحات آن:

(1)

اگر فاصله بین صفحات خازن در مقایسه با ابعاد خطی خود کافی نیست، سپس اثرات لبه را می توان نادیده گرفت و زمینه بین صفحات همگن در نظر گرفته شده است. اگر دی الکتریک بین صفحات وجود دارد، تفاوت بالقوه بین آنها برابر است

(2)

جایی که ε - ثابت دی الکتریک.

ظرفیت یک خازن صاف:

ظرفیت خازن استوانه ای:

,

جایی که L طول خازن، R 1، R 2 شعاع صفحات داخلی و خارجی است.

ظرفیت یک کندانسور کروی:

Condenters مشخص می شوند ولتاژ پانچ- تفاوت بالقوه بین صفحات خازن که در آن رخ می دهد درهم شکستن- تخلیه الکتریکی از طریق یک لایه دی الکتریک در کندانسور. ولتاژ مشت زدن بستگی به شکل صفحات، خواص دی الکتریک و ضخامت آن دارد.

برای افزایش مخزن و تغییر مقادیر احتمالی آن، خازن ها در باتری متصل می شوند، در حالی که اتصال موازی و سریال آنها استفاده می شود.

من. اتصال مخازن موازی

در خازن های موازی، تفاوت بالقوه بر روی صفحات خازن ها یکسان است و برابر با J A -J V. اگر ظرفیت خازن های فردی C 1، C 2، ....، CN، پس از آن اتهامات آنها برابر است

………………………

,

و شارژ خازن های باتری

ظرفیت کل باتری برابر با مجموع ظروف خازن های فردی است

ولتاژ مجاز توسط ولتاژ مجاز خازن کوچکتر تعیین می شود.

2. اتصال سریال خازن ها.

در خازن های متوالی متصل شده، اتهامات تمام صفحات برابر با ماژول و تفاوت بالقوه کلیپ های باتری است

از کجا برای هر یک از خازن مورد نظر

از سوی دیگر،

به عنوان مثال، با اتصال متوالی از خازن ها، مقادیر، ظروف معکوس خلاصه می شوند. بنابراین، با اتصال متوالی از خازن ها، ظرف حاصل از جانبهمیشه کوچکترین کمترین ظروف استفاده شده توسط باتری.

دیپول های الکتریکی

دو اتهام برابر علامت مخالف، + Q.وان q،واقع در فاصله ای از هر فرم دیگر دو قطبی الکتریکیمقدار qlبه نام لحظه دو قطبیو نماد را نشان می دهد r.برای مثال، بسیاری از مولکول ها یک لحظه دو قطبی دارند (Atom C دارای شارژ مثبت کوچک و در مورد یک بار منفی کوچک)؛ علیرغم این واقعیت که مولکول به طور کلی خنثی است، به دلیل توزیع نابرابر الکترونها بین دو اتم، جداسازی اتهامات وجود دارد. (مولکول های دیاتومی متقارن، مانند 2، لحظه ای دو قطبی را ندارند.)

دیپول را در ابتدا با لحظه ای در نظر بگیرید ρ \u003d ql،قرار داده شده در همگن میدان الکتریکی تنش ε. لحظه دو قطبی را می توان به عنوان یک بردار P برابر با یک مقدار مطلق نشان داد. qlو از اتهام منفی به مثبت هدایت می شود. اگر زمینه یکنواخت باشد، نیروها بر روی یک بار مثبت عمل می کنند چیو منفی - چینیروی حاصل را بر روی دو قطبی ایجاد نکنید. با این حال آنها منجر به ظهور می شوند گشتاورارزش آن نسبت به وسط دو قطبی است در بارهبرابر

یا در بردار

در نتیجه، دو قطبی به دنبال آن است که بردار P به موازات E. کار کند W،میدان الکتریکی بالاتر از دوبول انجام شده است، زمانی که زاویه θ از Q 1 تا Q 2 متفاوت است، با بیان بیان می شود

به عنوان یک نتیجه از عملیات انجام شده توسط میدان الکتریکی، کاهش می یابد انرژی پتانسیل توdipole؛ اگر قرار داده شود تو\u003d 0، زمانی که p ^ ε (θ \u003d 90 0)، سپس

u \u003d -w \u003d - pecosθ \u003d - p ·.

اگر میدان الکتریکی ناامناین که نیروهایی که بر اتهامات مثبت و منفی از دو قطبی عمل می کنند، ممکن است در اندازه نابرابر باشد، و سپس نیروی حاصل به دو قطر ادامه خواهد داد، به جز گشتاور.

بنابراین، ما می بینیم که چه اتفاقی می افتد با یک دیپول الکتریکی قرار داده شده در یک میدان الکتریکی خارجی. اکنون بگذارید به طرف دیگر پرونده برگردیم.

شکل. میدان الکتریکی ایجاد شده توسط دیپول الکتریکی.

فرض کنید زمینه خارجی وجود ندارد و میدان الکتریکی ایجاد شده توسط خود دیپولم(قادر به اقدام به اتهامات دیگر). برای سادگی، خود را به نقاطی که بر روی عمود بر وسط دو قطبی، مانند یک نقطه محدود می شود، محدود کنید Ρ در شکل ، در فاصله ای از وسط دو قطبی قرار دارد. (توجه داشته باشید که RNA شکل؟ فاصله از هر یک از اتهامات به R،که برابر است (r 2 +/ 2/4) 1/2) افزایش میدان الکتریکی در: نقطه Ρ برابر

Ε = Ε + + Ε - ,

جایی که E + و E قدرت میدان ایجاد شده به ترتیب مثبت و اتهامات منفیارزش مطلق برابر با یکدیگر هستند:

اجزای Y آنها در نقطه Ρ دو طرفه نابود شده و با شدت مطلق، تنش میدان الکتریکی ε برابر است

,

[در امتداد عمود بر وسط دوبل].

از دیپول خارج شد (R "/) این عبارت ساده شده است:

[در امتداد عمود بر وسط دوبل، با r \u003e\u003e l].

می توان دید که تنش میدان الکتریکی دیپول با فاصله ای سریعتر از آن کاهش می یابد شارژ نقطه (به ترتیب 1 / R 3 به جای 1 / R 2). این انتظار می رود: در فاصله های بزرگی، دو اتهام نشانه های مخالف به نظر می رسد خیلی نزدیک به یکدیگر هستند، آنها یکدیگر را خنثی می کنند. وابستگی فرم 1 / R 3 نیز برای نقاطی معتبر است که بر عمود بر وسط دو قطبی دروغ نمی گویند.

ولتاژ

اگر تنها نیروهای میدان الکترواستاتیک در مدار حامل های فعلی عمل می کنند، پس از آن حامل ها منتقل می شوند، از نقاط با پتانسیل بالا به نقاط با پتانسیل کمتر. این امر منجر به برابر شدن پتانسیل ها در تمام نقاط زنجیره ای و ناپدید شدن جریان الکتریکی خواهد شد. بنابراین، برای وجود جریان مستقیم لازم است که در زنجیره ای، همراه با توطئه ها، که اتهامات مثبت به سمت کاهش پتانسیل حرکت می کنند، بخش هایی وجود دارد که در آن انتقال وجود دارد اتهامات مثبت این در جهت افزایش پتانسیل رخ می دهد، I.E. علیه قدرت میدان الکترواستاتیک. برای حرکت اتهامات مثبت از پتانسیل پایین تر به بیشتر و منفی - از بزرگتر به کوچکتر، قدرت طبیعت غیر الکتریکی ضروری است. بنابراین، در زنجیره ای از دستگاهی که قادر به ایجاد و حفظ اختلاف بالقوه به دلیل کار نیروهای غیر الکترواستاتیک ضروری است ضروری است. چنین دستگاههایی نامیده می شوند منابع فعلینیروها منشا نئوفواستراستاتیک, اقدام به اتهامات از منابع فعلی نامیده می شود شخص ثالث

ماهیت قدرت شخص ثالث ممکن است متفاوت باشد. به عنوان مثال، در عناصر گالوانیک، آنها به علت انرژی بوجود می آیند واکنش های شیمیایی بین الکترودها و الکترولیت ها؛ در ژنراتور، به دلیل انرژی مکانیکی چرخش روتور ژنراتور، و غیره، نقش منبع فعلی در زنجیره الکتریکی، همانند نقش پمپ، که برای پمپاژ مایع توسط سیستم vhytraulic ضروری است.

تحت عمل حوزه نیروهای شخص ثالث، اتهامات الکتریکی در داخل منبع فعلی در برابر قدرت میدان الکترواستاتیک حرکت می کند، به این دلیل که تفاوت بالقوه در انتهای زنجیره حفظ می شود و مدار جریان الکتریکی ثابت را جریان می دهد .

نیروهای شخص ثالث بر روی حرکت حرکت می کنند اتهامات برق. ارزش فیزیکی تعیین شده توسط کار انجام شده توسط نیروهای شخص ثالث زمانی که حرکت یک واحد مثبت واحد نامیده می شود برق الکترومغناطیسی (e.d.s..) e.عامل در زنجیره:

این کار به دلیل انرژی صرف شده در منبع فعلی ساخته شده است، بنابراین مقدار e.شما همچنین می توانید با قدرت الکترومغناطیسی منبع فعلی موجود در زنجیره تماس بگیرید. ED، و همچنین پتانسیل، در Volta بیان شده است.

نیروی جانبی F خیابان Stts در حال اجرا بر روی شارژ 0 0 , می تواند بیان شود

,

تنش حوزه قدرت شخص ثالث کجاست؟ کار اتهامات شخص ثالث برای حرکت شارژ q 0در بخش بسته از زنجیره برابر است

. (2)

تقسیم این عبارت در Q 0 , ما یک عبارت برای ED دریافت می کنیم، در زنجیره عمل می کنیم:

,

i.E. E.D.S.، که در یک زنجیره بسته عمل می کند، می تواند به عنوان گردش خون شدت قدرت شخص ثالث تعریف شود. اد، بازی در سایت 1 - 2, برابر

(3)

بر روی اتهام Q 0، علاوه بر نیروهای شخص ثالث، نیروهای میدان الکترواستاتیک F E \u003d 0 E نیز معتبر هستند. بنابراین نیروی حاصل شده در زنجیره ای به اتهام Q 0 برابر است

کار انجام شده توسط نیروی حاصل شده در بالای شارژ Q 0 در بخش 1-2 برابر است

با استفاده از عبارات (3) و ,

ما می توانیم بنویسیم

. (4)

برای یک زنجیره بسته (j 1 \u003d j 2) عملیات نیروهای الکترواستاتیک صفر است، بنابراین

.

ولتاژ تو در بخش 1-2، ارزش فیزیکی تعیین شده توسط کار انجام شده توسط کل زمینه الکترواستاتیک (کولمب) و نیروهای شخص ثالث در هنگام انتقال یک واحد مثبت واحد در این بخش از زنجیره تعیین شده است.

.

اگر e.d.s. به حرکت اتهامات مثبت در جهت انتخاب شده (در جهت A-B)، سپس 12\u003e 0 (شکل 1) کمک می کند. اگر e.d.s. مانع از حرکت اتهامات مثبت در این جهت، سپس E 12<0 (рис.2).

طرح یک زنجیره ای که در آن قدرت شخص ثالث نامیده نمی شود، همگن نامیده می شود. برای یک بخش همگن زنجیره ای

مفهوم ولتاژ یک تعمیم مفهوم تفاوت بالقوه است: ولتاژ در انتهای بخش مدار برابر با تفاوت در پتانسیل است اگر هیچ امی وجود ندارد، یعنی نیروهای شخص ثالث وجود ندارد.

یک میدان مغناطیسی

شکل. 2

برای جهت میدان مغناطیسی، یک جهت که هماهنگ با جهت نیرو نیز ممکن است گرفته شود، که بر روی قطب شمال فلش مغناطیسی قرار می گیرد. از آنجایی که هر دو قطب فلش مغناطیسی در نقاط نزدیک میدان قرار دارند، نیروهایی که در هر دو قطب عمل می کنند برابر با یکدیگر هستند. در نتیجه، یک جفت نیروهای آن را بر روی فلش مغناطیسی تبدیل می کنند تا محور ARROW که قطب جنوب را با شمال متصل می کند، همزمان با جهت میدان بود.

یک قاب با جریان نیز می تواند برای توصیف کمی از صفر مغناطیسی استفاده شود. از آنجا که قاب با جریان در حال تجربه یک اثر جهت گیری زمینه، یک جفت نیروها در یک میدان مغناطیسی عمل می کنند. گشتاور بستگی به خواص فیلد در این نقطه و خواص فریم دارد:

m \u003d [p m v]، (1)

جایی که IN - القاء مغناطیسی بردار،که مشخصه کمی از پلی مغناطیسی است p M - قاب مغناطیسی برداربا جریان برای مدار صاف با جریان I

جایی که S سطح سطح کانتور (قاب) است، n یک بردار معمولی به سطح قاب است. جهت p M. بنابراین، همزمان، با جهت مثبت طبیعی است.

اگر در این نقطه از میدان مغناطیسی، قرار دادن یک قاب با لحظات مختلف مغناطیسی، سپس آنها لحظات گشتاور مختلف را عمل می کنند، با این حال، نسبت (M max حداکثر گشتاور) برای تمام مدارها همان است و بنابراین می تواند مشخصه یک مغناطیسی باشد پلی، القاء مغناطیسی نامیده می شود:

القاء مغناطیسیدر این نقطه لباس فرممیدان مغناطیسی توسط حداکثر گشتاور عمل بر روی قاب با یک لحظه مغناطیسی برابر با یک، زمانی که طبیعی به قاب عمود بر جهت میدان است. لازم به ذکر است که بردار که در همچنین می تواند از قانون آمپر و از بیان قدرت Lorentz حاصل شود.

از آنجا که میدان مغناطیسی است سیلیو, سپس آن، به طور مشابه با الکتریکی، با استفاده از آن نشان داده شده است خطوط القایی مغناطیسی. خطوط القایی مغناطیسی - خطوط ماسک هایی که در هر نقطه با جهت بردار همخوانی دارند که در. جهت آنها تنظیم شده است قانون پیچ راست : سر پیچ در جهت چرخش جریان در جهت خطوط القایی مغناطیسی پیچ خورده است.

خطوط القایی مغناطیسی می تواند "نشان دادن" با خاک اره آهن، مغناطیسی در زمینه تحت مطالعه و منجر به خود مانند تیراندازان کوچک مغناطیسی.

شکل. 3

خطوط القایی مغناطیسی همیشه بستهو هادی ها را با جریان فعلی پوشش می دهد. آنها از خطوط تنش میدان الکترواستاتیک متفاوت هستند باز کن(شروع به اتهامات مثبت و پایان دادن به منفی).

در شکل 3 خطوط القایی مغناطیسی مغناطیسی باند را نشان می دهد؛ آنها از قطب شمال بیرون می آیند و رفتن و جنوب. در ابتدا، به نظر می رسید که یک تقلید کامل با خطوط قدرت میدان الکترواستاتیک وجود دارد، و قطب های آهنرباهای نقش، مغناطیسی (اتهامات مغناطیسی "را بازی می کنند (monopoles مغناطیسی). آزمایشات نشان داده اند که برش یک آهنربا به قطعات، قطب های آن را نمی توان تقسیم کرد، به هر حال، بر خلاف اتهامات الکتریکی، "اتهامات مغناطیسی آزاد" وجود ندارد، بنابراین خطوط القایی مغناطیسی نمی توانند به قطب ها بروند. در آینده، مشخص شد که در داخل مغناطیسی نوار یک میدان مغناطیسی وجود دارد، یک فیلد مشابه در داخل solenoid وجود دارد، و خطوط القایی مغناطیسی این میدان مغناطیسی، ادامه خطوط القایی مغناطیسی در خارج از آهنربا است. بنابراین، خطوط القایی مغناطیسی میدان مغناطیسی مغناطیسی دائمی نیز بسته شده اند.

تا کنون، جریان های ماکروسکوپیک را در هادی ها در نظر گرفته ایم. با این حال، با توجه به فرض فیزیک فرانسه A. آمپر (1775-1775)، در هر بدن جریانهای میکروسکوپی ناشی از حرکت الکترونها در اتم ها و مولکول ها وجود دارد. این جریانهای مولکولی میکروسکوپی میدان مغناطیسی خود را ایجاد می کنند و می توانند در میدان های مغناطیسی MacRovers چرخانده شوند. به عنوان مثال، اگر شما یک هادی فعلی با جریان فعلی (Macrotok) در نزدیکی برخی از بدن داشته باشید، سپس تحت عمل میدان مغناطیسی آن، میکروکل ها در تمام اتم ها قطعا گرا هستند، ایجاد یک میدان مغناطیسی اضافی در بدن. القاء مغناطیسی بردار در مشخصه نتیجهمیدان مغناطیسی ایجاد شده توسط همه ماکروو microclesi.E. در همان شرایط و دیگر شرایط برابر است که در که در معتبر محیط ها خواهند داشت ناهمسان ارزش های.

یک میدان مغناطیسی makrotokov بردار انعطاف پذیر N. برای یک محیط ایزوتروپیک همگن توصیف شده است، بردار القایی مغناطیسی با یک بردار تنش توسط نسبت زیر همراه است:

(3)

جایی که m 0 ثابت مغناطیسی است، m - مقدار بدون ابعاد نفوذپذیری مغناطیسی رسانه است، که نشان می دهد چند بار میدان مغناطیسی Maktorokov H.در هزینه میدان میکروتوک های رسانه افزایش یافته است. مقایسه ویژگی های بردار الکترواستاتیک ( E. و D.) و مغناطیسی ( که در و n.) زمینه ها، ما نشان می دهیم که آنالوگ بردار میدان الکترواستاتیک E.بردار القایی مغناطیسی است که دراز آنجا که بردارها E.و که دراقدامات قدرت این زمینه ها را تعیین کنید و به خواص محیط بستگی دارد. آنالوگ یک بردار جابجایی الکتریکی D. بردار تنش است n. میدان مغناطیسی.

یک میدان مغناطیسی

شارژ حرکت

هر هادی با جریان یک میدان مغناطیسی در فضای اطراف ایجاد می کند. جریان الکتریکی یک حرکت سفارش شده از اتهامات الکتریکی است. بنابراین، می توان گفت که هر تکلیف در یک خلاء یا محیطی یک میدان مغناطیسی را در اطراف خود ایجاد می کند. به عنوان یک نتیجه از تعمیم داده های با تجربه، یک قانون تأسیس شد که میدان را در یک شارژ نقطه تعیین می کند q،آزادانه حرکت سرعت غیر قابل انتقال V. تحت ترافیک آزاداین توسط جنبش خود را با سرعت ثابت درک می شود. این قانون توسط فرمول بیان شده است

(1)

جایی که R یک بردار شعاعی است Q.به نقطه مشاهده با توجه به عبارت (1)، بردار که در به طور عمود بر هواپیما که در آن بردارها واقع شده است هدایت می شود v. و r.، یعنی: جهت او با جهت حرکت حمل و نقل از پیچ راست زمانی که آن را چرخش می کند، همخوانی دارد v. به r.. ماژول القایی مغناطیسی (1) توسط فرمول محاسبه می شود

(2)

جایی که یک زاویه بین بردارها است v. و r..

مقایسه و (1)، ما می بینیم که یک بار متحرک در خواص مغناطیسی آن معادل یک عنصر فعلی است:

منظم (1) و (2) فقط در سرعت کم (v<<с) движущихся зарядов, когда электрическое поле свободно движу­щегося заряда можно считать электроста­тическим, т. е. создаваемым неподвижным зарядом, находящимся в той точке, где в данный момент времени находится дви­жущийся заряд.

شکل. یک

اگر سرعت v. ذرات شارژ شده به زاویه A هدایت می شوند بهبردار که در (شکل 1)، سپس جنبش آن را می توان به صورت دو جنبش نشان داد: 1) حرکت یکنواخت یکنواخت در طول میدان با سرعت؛ 2) یک حرکت یکنواخت با سرعت سرعت در یک هواپیما عمود بر این زمینه. شعاع دایره توسط فرمول تعیین می شود (1) . در نتیجه افزودن هر دو حرکات، یک حرکت بر روی اسپری رخ می دهد، محور آن موازی با میدان مغناطیسی است (شکل 1). زمین پیچ

جایگزینی در آخرین عبارت (2)، ما دریافت می کنیم

.

مسیری که در آن مارپیچی چرخش دارد بستگی به علامت شارژ ذرات دارد.

القاء الکترومغناطیسی

قانون فارادی

به طور خلاصه نتایج آزمایش های متعدد خود، فارادی به قانون کمی القاء الکترومغناطیسی رسید. هر زمان که تغییر در شارژ القایی مغناطیسی با یک مدار مدار، جریان القایی در مدار رخ دهد؛ وقوع جریان القایی نشان دهنده حضور در مدار نیروی الکترومغناطیسی است برق الکترومغناطیسی القاء الکترومغناطیسی. ارزش جریان القایی، و در نتیجه، e. D.S. القاء الکترومغناطیسی تنها با نرخ تغییر شار مغناطیسی تعیین می شود، I.E.

من ~ df / dt

علامت شار مغناطیسی بستگی به انتخاب مثبت طبیعی به کانتور دارد. جهت مثبت طبیعی با قاعده فعلی پیچ راست همراه است. در نتیجه، انتخاب یک جهت مثبت مثبت طبیعی، ما هر دو علامت جریان القایی مغناطیسی و جهت جریان و E را تعریف می کنیم. د. در مدار قانون القاء الکترومغناطیسی فارادی: E.D.S. القاء در مدار برابر با میزان تغییر شار مغناطیسی از طریق سطح محدود شده توسط کانتور است.

علامت منهای نشان می دهد که افزایش جریان ( > 0) باعث ER می شود د. e I.< 0 ، آنها. میدان فعلی القایی به سمت جریان هدایت می شود؛ کاهش جریان ( < 0) علل E.D.S. e I. \u003e 0، I.E. جهت جریان و میدان فعلی القا شده همخوانی دارد.

علامت منفی در فرمول (1) بیان ریاضی قانون Lenza - قانون کلی برای پیدا کردن جهت جریان القایی است.

Lenza Rule: جریان القایی در مدار همیشه چنین مسیری دارد که میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط آنها مانع تغییر در شار مغناطیسی می شود که موجب این جریان القایی شده است.

e.d.s. القاء الکترومغناطیسی در ولت بیان شده است.

طبیعت چیست؟ د. القاء الکترومغناطیسی؟ اگر هادی در یک میدان مغناطیسی ثابت حرکت کند، نیروی لورنتز بر اتهامات داخل هادی حرکت می کند که همراه با هادی همراه با هادی حرکت می کند، به طور مخالف به سمت فعلی هدایت می شود، I.E. این جریان القایی جهت مخالف در هادی را ایجاد می کند (برای جهت جریان الکتریسیته حرکت اتهامات مثبت گرفته شده است). بنابراین، تحریک E. د. القاء زمانی که حرکت کانتور در یک میدان مغناطیسی ثابت با عمل نیروی لورنتز ناشی از زمانی که هادی حرکت می کند، توضیح داده می شود.

با توجه به قانون فارادی، ظهور E.D.S. القاء الکترومغناطیسی نیز ممکن است در مورد یک مدار ثابت واقع در میدان مغناطیسی متغیر باشد. با این حال، قدرت Lorentz در اتهامات ثابت کار نمی کند، بنابراین در این مورد نمی توان آن را با ظهور ER توضیح داد. د. القاء ماکسول برای توضیح ER D.S. القاء در هادی های ثابت نشان می دهد که هر میدان مغناطیسی متغیر میدان الکتریکی را در فضای اطراف تحریک می کند، که علت جریان القایی در هادی است. گردش بردار این فیلد بر روی هر کانتور ثابت L. هادی E است. د. القاء الکترومغناطیسی:

میدان الکترواستاتیک تنش میدان الکترواستاتیک

اگر در فضای اطراف اتهام الکتریکی، اتهام دیگری، پس از آن، نیروی کولموم بر روی آن عمل خواهد کرد؛ بنابراین، در فضای اطراف اتهامات الکتریکی، وجود دارد درست نیروی. با توجه به ایده های فیزیک مدرن، این زمینه واقعا وجود دارد و همراه با یک ماده، یکی از اشکال وجود ماده است که از طریق آن تعاملات خاص بین بدن های ماکروسکوپی یا ذرات که بخشی از ماده است انجام می شود. در این مورد، آنها می گویند میدان الکتریکی - زمینه ای که توسط اتهامات الکتریکی تعامل دارد. ما زمینه های الکتریکی را که توسط اتهامات الکتریکی ثابت ایجاد می شود را در نظر می گیریم و الکترواستاتیک نامیده می شود.

برای تشخیص و تجربه استفاده از میدان الکترواستاتیک محاکمه نقطه نظر مثبت - چنین اتهامی که میدان را تحت مطالعه تحریف نمی کند (باعث توزیع مجدد اتهاماتی که زمینه ایجاد می شود) ایجاد نمی شود. اگر در زمینه ایجاد شده توسط شارژ Q، اتمام آزمون Q 0 را قرار دهید , سپس آن را بر روی قدرت F عمل می کند در نقاط مختلف زمینه متفاوت است، که، طبق قانون Coulon، متناسب با شارژ آزمون Q 0 است . بنابراین، نسبت f / q 0 به Q 0 بستگی ندارد و میدان الکترواستاتیک را در نقطه ای که شارژ محاکمه قرار دارد، مشخص می کند. این مقدار نامیده می شود تنش و است ویژگی قدرت میدان الکترواستاتیک.

تنش میدان الکترواستاتیک در این مرحله، این یک مقدار فیزیکی تعیین شده توسط نیروی عمل بر روی یک محاکمه تک بار مثبت در این زمینه است:

به شرح زیر از فرمول ها (1.2.1) و (1.1.1)، قدرت میدان ایجاد شده توسط یک نقطه شارژ Q در خلاء در فاصله R از آن است

در فرم بردار، بیان (1.2.2) دارای ظاهر است

جهت بردار تنش همزمان با جهت نیروی عمل بر شارژ مثبت است. اگر فیلد با یک بار مثبت ایجاد شود، بردار تنش در امتداد یک بردار پایدار از شارژ به فضای خارجی (انفجار یک بار مثبت آزمون) هدایت می شود. اگر فیلد با یک بار منفی ایجاد شود، بردار تنش به اتهام هدایت می شود (شکل 1.2.1).

از فرمول (1.2.1) این به این معنی است که واحد تنش میدان الکترواستاتیک - نیوتن بر روی آویز (n / cl): 1 n / cl - تنش چنین زمینه ای که در شارژ نقطه است 1 کل اعمال با نیروی در 1 N.; 1 n / cl \u003d 1 v / m، جایی که در (ولت) واحد پتانسیل میدان الکترواستاتیک است.

فیلد الکترواستاتیک گرافیکی با استفاده از آن نشان داده شده است خطوط تنش - خطوط , ماسک هایی که در هر نقطه با جهت بردار هماهنگ می شوند E. (شکل 1.2.2).

خطوط شدت به جهت مربوط به همزمان با جهت بردار تنش نسبت داده می شود. Takakak در هر نقطه ای از فضا، بردار به شدت به دست می آید تنها یک جهت، پس از آن خط تنش هرگز تقسیم نخواهد شد.

به طوری که با کمک خطوط تنش، ممکن بود که نه تنها جهت، بلکه ارزش قدرت میدان الکترواستاتیک را مشخص کرد، موافقت کرد که آنها را با یک معیار خاص انجام دهد (شکل 1.2.3): شماره از خطوط تنش که واحد سطح سطح را نفوذ می کند، عمود بر خطوط شدت، باید برابر با تنش بردار ماژول باشد.

برای میدان یکنواخت (هنگامی که بردار تنش در هر نقطه دائمی در اندازه و جهت است) شدت خط موازی با بردار تنش. در مناطقی که قدرت میدان کمتر است، خطوط تنش کمتر رایج هستند. اگر فیلد توسط یک بار شارژ ایجاد شود، خط شدت مستقیما شعاعی است، در صورتی که مثبت باشد، در صورتی که شارژ منفی باشد (شکل 1.2.4) در آن گنجانده شده است.

تعداد خطوط تنش در هر فاصله از شارژ یکسان خواهد بود، یعنی خطوط تنش در هیچ جا به جز اتهامات شروع نمی شوند و پایان نمی یابند.

در شکل 1.2.5 تصویر خطوط برق میدان یک سیستم دو قطبی الکتریکی را از دو مدول یکسان از اتهامات مختلف علائم Q و -Q نشان می دهد , واقع در برخی از راه دور L.

با توجه به وضوح عالی، روش گرافیکی نمایندگی میدان الکترواستاتیک به طور گسترده ای در مهندسی برق استفاده می شود.

قانون تعامل نقطه ثابتاتهامات الکتریکی در سال 1785 توسط SH نصب شده است. Pendum با استفاده از وزن پیچشی، شبیه به آن ها (22/2) توسط G. Cavendysh برای تعیین ثابت گرانشی استفاده شد (زودتر این قانون توسط شهر Cavendis افتتاح شد، اما کار او باقی ماند ناشناخته بیش از 100 سال). نقطهبه نام اتهامات متمرکز بر بدن، ابعاد خطی که در مقایسه با فاصله تا سایر اجزای شارژ که با آن تعامل دارند، ناچیز است. مفهوم شارژ نقطه، و همچنین یک نقطه مادی، این است انتزاع فیزیکی

قانون سرد:قدرت تعامل F.بین دو اتهام ثابت نقطه واقع شده است در خلاءمتناسب با اتهامات Q 1 و Q 2 و معکوس متناسب با مربع فاصله r. بین آنها:

جایی که k.- ضریب تناسب، بسته به انتخاب واحدها.

زور F. به عنوان مثال، به طور مستقیم در یک خط مستقیم، به طور مستقیم هدایت می شود، و مربوط به جاذبه است ( F.<0) в случае разно­именных зарядов и отталкиванию (F.\u003e 0) در مورد اتهامات همان نام. این قدرت نامیده می شود نیروی کولمب.

در فرم بردار، قانون کولون شکل دارد

جایی که F. 12 - نیروی عمل بر روی شارژ Q 1 توسط شارژ Q 2، r. 1 2 - بردار شعاع اتصال شارژ Q 2 با شارژ Q 1، r \u003d. |r. 12 | (شکل 117). در شارژ Q 2 در کنار شارژ Q 1 نیرویی وجود دارد F. 21 =-F. 12، I.E. تعامل اتهامات نقطه برق، قانون سوم نیوتن را برآورده می کند.

ضریب تناسب Si برابر است

k \u003d 1 / (4 0).

سپس قانون Kulon در فرم نهایی ثبت می شود:

مقدار  0 نامیده می شود ثابت برق؛این به شماره اعمال می شود ثابت های فیزیکی اساسیو برابر است

 0 \u003d 8.85 10 -12 KL 2 / (n m 2)،

 0 \u003d 8.85 10 -1 2 F / M، (78.3)

جایی که فرده(f) - واحد ظرفیت الکتریکی (نگاه کنید به بند 93). سپس

1 / (4 0) \u003d 9 10 9 m / f.

§ 79. میدان الکترواستاتیک. تنش میدان الکترواستاتیک

اگر در فضای اطراف اتهام الکتریکی، اتهام دیگری، پس از آن، نیروی کولموم بر روی آن عمل خواهد کرد؛ بنابراین، در فضای اطراف اتهامات الکتریکی، وجود دارد درست نیروی.با توجه به ایده های فیزیک مدرن، این زمینه واقعا وجود دارد و همراه با یک ماده، یکی از اشکال وجود ماده است که از طریق آن تعاملات خاص بین بدن های ماکروسکوپی یا ذرات که بخشی از ماده است انجام می شود. در این مورد، آنها می گویند میدان الکتریکی - زمینه ای که توسط اتهامات الکتریکی تعامل دارد. ما میدان های الکتریکی را که توسط اتهامات الکتریکی ثابت شده ایجاد می شود را در نظر می گیریم و نامیده می شود الکترواستاتیک

برای تشخیص و تجربه میدان الکترواستاتیک استفاده می شود نقطه تست نقطه مثبت -چنین اتهامی که میدان را تحت مطالعه تحریف نمی کند (باعث توزیع مجدد اتهاماتی که زمینه ایجاد می شود) ایجاد نمی شود. اگر در زمینه ایجاد شده توسط شارژ Q، اتمام آزمون Q 0، پس از آن قدرت معتبر است F.، در نقاط مختلف زمینه متنوع شده است، که طبق قانون Culon (78.2) متناسب با شارژ آزمون Q 0 است. بنابراین، نگرش F./ Q 0 به Q 0 بستگی ندارد و میدان الکتریکی را در آن نقطه مشخص می کند که در آن اتهام محاکمه است. این مقدار تنش نامیده می شود و است ویژگی قدرت میدان الکترواستاتیک.

تنش میدان الکترواستاتیکدر این مرحله یک مقدار فیزیکی تعیین شده توسط نیروی عمل بر روی یک بار مثبت در این زمینه وجود دارد:

E.=F./ q 0 (79.1)

در خلاء

یا در فرم اسکالر

جهت بردار E. همزمان با جهت نیروی عمل بر روی یک بار مثبت است. اگر فیلد با یک بار مثبت ایجاد شود، سپس بردار E. هدایت شده در امتداد شعاع بردار از شارژ به فضای خارجی (انفجار یک آزمون مثبت آزمون)؛ اگر زمینه با یک بار منفی ایجاد شود، سپس بردار E. به اتهام هدایت می شود (شکل 118).

از فرمول (79.1) به این معنی است که واحد تنش میدان الکترواستاتیک - نیوتن به آویز (N / CL): 1 N / CL - شدت چنین زمینه ای، که به نقطه شارژ 1 CL با نیروی اعمال می شود 1 ساعت؛ 1 N / CL \u003d 1 V / M، جایی که در (ولت) واحد پتانسیل میدان الکترواستاتیک است (به بند 84 مراجعه کنید).

فیلد الکترواستاتیک گرافیکی با استفاده از آن نشان داده شده است خطوط تنش- خطوط ماسک هایی که در هر نقطه با جهت بردار همخوانی دارند E. (شکل 119). خطوط شدت به جهت مربوط به همزمان با جهت بردار تنش نسبت داده می شود. از آنجایی که در هر نقطه ای از فضا، بردار تنش تنها یک جهت دارد، سپس خط تنش هرگز تقسیم نمی شود. برای میدان یکنواخت(هنگامی که بردار تنش در هر نقطه ثابت است

مقدار و جهت) خط تنش موازی با بردار تنش است. اگر این زمینه توسط یک بار شارژ ایجاد شود، پس از آن، خط تنش به طور مستقیم شعاعی است، در صورتی که مثبت باشد (شکل 120، a)، و در صورتی که شارژ منفی باشد (شکل 120، ب). با توجه به وضوح عالی، روش گرافیکی نمایندگی میدان الکتریکی به طور گسترده ای در مهندسی برق استفاده می شود.

به منظور استفاده از خطوط تنش، نه تنها جهت، بلکه ارزش شدت میدان الکترواستاتیک، موافقت کرد تا آنها را با تراکم خاص انجام دهد (نگاه کنید به شکل 119): تعداد خطوط تنش که واحد واحد را نفوذ می کند سطح سطح، عمود بر خطوط شدت، باید برابر با بردارهای ماژول E باشد. سپس تعداد خطوط کشش که پلت فرم ابتدایی DS، طبیعی است n. کدام فرم زاویه  با یک بردار E.خوب E.dscos \u003d. E. پ dS،جایی که E. n. - پیش بینی بردار E. در حالت عادی n. به پلت فرم DS (شکل 121). مقدار

dF E \u003d. E. n. ds \u003d. E.d. S.

این جریان بردارهای تنش از طریق پلت فرم DS نامیده می شود. اینجا D. S. \u003d\u003d DS n. - بردار، ماژول آن DS، و جهت هماهنگ با جهت طبیعی است n. به سایت

انتخاب بردار جهت n. (و بنابراین S.این شرطی است، زیرا می توان آن را به هر طرف هدایت کرد.

واحد جریان میدان الکترواستاتیک - 1 در متر.

برای یک سطح بسته دلخواه خود S.بردار جریان E. از طریق این سطح

جایی که انتگرال بیش از سطح بسته شده S. جریان بردار گرفته شده است E. هست یک ارزش جبری:نه تنها به پیکربندی میدان بستگی دارد E.، اما همچنین از انتخاب جهت P. برای سطوح بسته برای جهت مثبت طبیعی، طبیعی پذیرفته شده است طبیعی خارجیi.E. طبیعی که توسط منطقه خارجی تحت پوشش قرار گرفته است.

در تاریخ توسعه فیزیک، مبارزه دو نظریه وجود داشت: اثرات طولانی مدت و نزدیک بودن. در تئوری طولانی مدت، فرض بر این است که پدیده های الکتریکی توسط تعامل لحظه ای اتهامات در هر فاصله تعیین می شود. با توجه به نظریه نزدیکتمام پدیده های الکتریکی با تغییرات در زمینه های شارژ تعیین می شوند و این تغییرات در فضا از نقطه به نقطه به نقطه با مهلت توزیع شده است. با توجه به زمینه های الکترواستاتیک، هر دو تئوری نتایج مشابهی را ارائه می دهند که به خوبی سازگار با تجربه هستند. گذار به پدیده ها به علت حرکت اتهامات الکتریکی منجر به ورشکستگی نظریه تئوری های بلند مدت می شود، بنابراین نظریه فعلی تعامل ذرات شارژ شده است نظریه نزدیک شدن