Apsverot mijiedarbību uzlādēto struktūru un punktu nodevu, rodas jautājums, kāpēc spēki, kas darbojas uz maksājumiem, dažreiz ļoti tālsatiksmes un atdalīta ar tukšumu (vakuuma)? Lai atbildētu uz šo jautājumu, jāuzņemas fiziskā līdzekļa maksu, kas pārskaita šo mijiedarbību. 1830. gados M. Faraday izstrādāja vistuvākās teoriju, no kura jēdziens izplūst elektromagnētiskais lauks.
Saskaņā ar šo teoriju, jebkura maksa ir elektromagnētiskā lauka pavairošanas avots telpā ar gaismas ātrumu. Fiksēto maksu gadījumā šo lauku sauc elektrostatisks. Tās galvenais īpašums ir tāds, ka spēks šajā jomā ir spēkā. Tādējādi mēs varam pieņemt, ka nav jāmaksā tieši viens ar otru, un katrs no fiksētajiem maksājumiem rada elektrostatisko lauku telpā, kas darbojas uz citu maksu. Elektrostatisko lauku apraksta divas vērtības: potenciāls un spriedze.
Spriedze elektriskais lauks ir elektriskā lauka jaudas vektors, un tas ir vienāds ar jaudu, kas darbojas izmēģinājumspozitīva maksa, kas atrodas šajā jomā lauka, dalīts ar šīs maksas summu (izmēģinājuma maksa ir jābūt pietiekami mazam, lai neizkropļotu mērīto lauku):
Vector virziens sakrīt ar spēka virzienu, kas darbojas ar pozitīvu maksu.
Grafiski elektrostatiskais lauks tiek attēlots, izmantojot spriedzes līnijas (silest līnijas) - Līnijas pieskares, uz kurām katrā brīdī sakrīt ar vektora virzienu (1.3. Att.). Par elektropārvades līnijām, virziens ir izvēlēts, kas sakrīt ar virzienu sprieguma vektora, bet šādas līnijas nekad krustojas. Kad vienota lauks (Kad sprieguma vektors jebkurā telpā kosmosa ir nemainīgs modulis un virziens) intensitātes līnija paralēli sprieguma vektoram.
Lai grafiski raksturotu ne tikai virzienu, bet arī sprieguma moduli elektrostatiskais lauks, elektropārvades līnijas tiek veiktas ar noteiktu maz: Virsmas virsmas virsmas sprieguma līniju skaits, kas ir perpendikulāra intensitātes līnijām, jābūt vienādam ar sprieguma vektora moduli: (1.3. Att.).
Fig. 1.3. Elektropārvades līnijas Elektriskā neomogēna lauks
Pozitīvo un negatīvo punktu nodevu Coulomb laukumu elektroenerģijas līnijas ir parādītas 1. attēlā. 1.4.
Fig. 1.4. Punktu nodevu elektroenerģijas līnijas
Par elektrostatisko lauku gadatirgus superposition princips: Uzlādes sistēmas lauka spriedze ir vienāda ar vektora summu lauka stiprās puses, kas radītu katru no maksas maksu atsevišķi:
kur - elektriskā lauka izturība, ko rada maksa šajā brīdī. Superpozīcijas princips ļauj aprēķināt jebkuras fiksēto maksu sistēmas sistēmas intensitāti, iesniedzot to punktu nodevu kopuma veidā.
Kā piemērs, izmantojot superpozīcijas principu 1. attēlā. 1.5 attēlo elektriskās jaudas līniju modeli dipole - sistēmas divu identisku nodevu dažādām pazīmēm q. un - q.atrodas kādā attālumā l..
Fig. 1.5. Elektriskā dipola lauka elektropārvades līnijas
Elektriskā pārvietošana. Gauss teorēma elektrostatiskajam laukam dielektriskajā
Elektrostatiskā lauka spriedze ir atkarīga no vidēja īpašībām: viendabīgā izotropā vidē E. Apgriezti proporcionāls E. . Sprieguma vektors, pārvietojoties pa dielektrisko robežu, iziet lēcienu līdzīgu pārmaiņu, tādējādi radot neērtības, aprēķinot elektrostatiskos laukus. Tāpēc izrādījās nepieciešami papildus sprieguma vektoram, kas raksturo laukumu vēl elektriskā pārvietojuma vektors kas ir vienāds ar elektriski izotropisku vidi
D \u003d EE 0 E. (1)
Izmantojot formulas e \u003d 1 + c un P \u003d ce 0 e, vektors elektriskā pārvietošana var izteikt kā
D \u003d E 0 E + P (2)
Elektriskās pārvietošanas vienība ir kulons uz metru laukumā (CL / m 2).
Saistītie maksājumi parādās dielektriskajā ārējā elektrostatiskā lauka klātbūtnē, ko rada bezmaksas elektrisko lādiņu sistēma, I.E., Papildu saistīto maksājumu joma ir pārklāta ar dielektriķi uz brīvo maksu elektrostatisko lauku. Rezultātā lauks B. Dielektronu apraksta ar vektora intensitāti E, Un tāpēc tas ir atkarīgs no dielektriskās īpašībām. Vektors D. Apraksta elektrostatisko lauku, ko izveidojis bezmaksas maksas. Saistītie maksājumi, kas rodas dielektriskajā var izraisīt bezmaksas maksas pārdali, kas rada lauku. Tāpēc vektors D. raksturo izveidoto elektrostatisko lauku bezmaksas maksas(I.E. vakuumā), bet ar šādu sadalījumu telpā, kas ir ar dielektrisku.
Līdzīgi kā lauks E, lauks D. Attēlots ar palīdzību elektriskās pārvietošanas līnijas Kuru virziens un blīvums tiek noteikts tādā pašā veidā kā spriedzes līnijām.
E. Vector līnijas var sākt un beigties uz jebkuru maksu - bezmaksas un saistītas, bet vektoru līnijas D - tikai bezmaksas maksas. Izmantojot lauka apgabalus, kur ir saistītie maksājumi, līnijas vektors D. iziet bez pārtraukšanas.
Par patvaļīgu slēgts Virsmas vektora plūsma D. Caur šo virsmu
Gausa teorēma elektrostatiskajam laukam dielektriskajā:
(4)
i.e. elektrostatiskās lauka vektora plūsma dielektriskajā caur patvaļīgu slēgto virsmu ir vienāda ar ieslodzīto algebrisko daudzumu šajā virsmā bez maksas Elektriskās maksas. Šajā formā Gauss teorēma ir derīgs elektrostatiskajam laukam gan homogēniem, gan izotropiem, gan ne-vienotiem un anizotropiem.
Mēs atsaukt diferenciālo formu Gausa teorēmu elektrostatiskajam laukam dielektriskajā. Piemērojams (4) uz mazo virsmu DS, kas ierobežo mazo tilpumu DV un satur DQ maksas. Mēs sadalām abas daļas uz DV un pāriet uz ierobežojumu, kad DV vēlme līdz nullei:
(5)
Limits stāv kreisajā pusē izteiksmes (5) nosaka vērtību sauc lauku atšķirības. Tad var ierakstīt izteiksmi (5)
div d \u003d s,(6)
kur s ir beztaras blīvums no bezmaksas maksas.
Gausa teorema praktiskais aspekts ir tāds, ka ar palīdzību simetriskos elektriskos laukus aprēķina nehomogēnā medijos.
Elektriskā jauda vientuļš
Pētnieks
Apsvērt noslēgts diriģents I.E. diriģents, kas tiek izņemts no citiem vadītājiem, struktūrām un maksājumiem. Tās potenciāls ir tieši proporcionāls diriģenta nodevai. Dažādi vadītāji, kas ir vienādi, ņemiet vērā dažādus potenciālus, lai jūs varētu ierakstīt izolētu diriģentu
Proporcionalitātes koeficients Noizsaukts vada elektriskā jauda.No (1) no tā izriet, ka
No Noslēgta diriģenta jauda tiek noteikta ar maksu, kurā diriģents maina savu potenciālu uz vienu vienību. Vadītāja jauda ir atkarīga no tā lieluma un formas, bet nav atkarīgs no materiāla, kopējais stāvoklis, Formas un dobumu izmēri diriģenta iekšpusē. Tas ir saistīts ar to, ka pārmērīgas izmaksas tiek izplatītas uz ārējās virsmas diriģenta. Jauda nav atkarīga arī no diriģenta vai tās potenciāla maksas.
Elektroenerģijas vienība - faradsF): 1 F. - šāda izolēta diriģenta kapacitāte, kuras potenciālās izmaiņas 1 v, kad tiek ziņots par maksu 1 šūnās.
Noslēguma rādiusa bumbu jauda R, Viendabīgā vidē ar dielektrisko konstantu E, EQUAL
(3)
No (3) izriet, ka jauda 1 F. Būtu izolēta bumba vakuumā un ar rādiusu R \u003d 9 × 10 6 kmKas par to 1400 Vienu reizi nekā zemes rādiuss (zemes elektriskā jauda c \u003d 0,7mf). Tā kā Farad ir ļoti liela vērtība, tad prakse izmanto Dolly vienības - Millinarad (MF), mikrovades (IFF), Nanofarad (NF), Picophadrad (PF). No formulas (3 no tā izriet, ka elektriskās konstantes vienība e 0 pharad uz metru (f / m).
Kondensatori
Kondensatorito sauc par ierīcēm ar spēju nelielos izmēros un nelielos salīdzinoši apkārtējos potenciālos, lai uzkrātu ievērojamus maksājumus, t.i. ir liela jauda.
Ja jūs ievediet citas struktūras uzlādētajam diriģentam, tad tie notiek izraisītas (uz diriģenta) vai saistītiem (par dielektriskiem) maksājumiem, un tuvāko maksu tuvu vadošajai maksai Q. Tur būs maksa par pretējo zīmi. Šie maksājumi vājina laukumu, ko rada maksas Q, I.E. Samazināt vadītāja potenciālu, kas noved pie tā elektriskās jaudas palielināšanās.
Kapacitators sastāv no diviem vadītājiem (plāksnēm), ko atdala dielektrisks. Kapacitatora kapacitāte ir īsa, lai būtu apkārtējo ķermeņu iedarbība, tāpēc vadītāji sniedz šādu formu, lai precīzi nodevu radītais lauks ir vērsts šaurā plaisā starp kondensatora plāksnēm. Šis nosacījums ir apmierinošs: divas plakanas plāksnes; divi koaksiālie cilindri; Divas koncentriskas sfēras. Tāpēc atkarībā no plāksnes formas kondensatori ir sadalīti plakana, cilindriska un sfēriska.
Tā kā lauks ir koncentrēts kondensatora iekšpusē, spriedzes līnijas sākas uz viena luktura un beidzas uz citu, tāpēc bezmaksas maksas, kas rodas no dažādām plāksnēm, ir vienāda ar moduli ar vairāku dimensiju maksu. Jaudas kondensators izsaukts fiziskais daudzumsVienāds ar kondensatoru uzkrāto uzlādes attiecību pret potenciālo atšķirību starp tās plāksnēm:
(1)
Ja attālums starp kondensatoru plāksnēm nav pietiekams, salīdzinot ar to lineāro izmēriem, tad malas efektus var atstāt novārtā, un lauks starp plāksnēm tiek uzskatīts par viendabīgu. Ja starp plāksnēm ir dielektrisks, potenciālā atšķirība starp tām ir vienāda
(2)
kur ε - dielektriskā konstante.
Plakana kondensatora jauda:
Cilindriskā kondensatora jauda:
,
kur l ir kondensatora garums, R1, R2 ir iekšējo un ārējo plākšņu radii.
Spēkā ar sfērisku kondensatoru:
Condentieri ir raksturoti perforēšanas spriegums- iespējamā atšķirība starp kondensatora plāksnēm, kas notiek saplīst- elektriskā izlāde caur dielektrisko slāni kondensatorā. Štancēšanas spriegums ir atkarīgs no plāksnēm, dielektriskās un tās biezuma īpašībām.
Lai palielinātu tvertni un mainītu tās iespējamās vērtības, kondensatori ir savienoti akumulatorā, bet tiek izmantots to paralēlais un sērijas savienojums.
I. Parallel kondensatora savienojums
Paralēli kondensatoros potenciālā atšķirība uz kondensatoru plāksnēm ir tāda pati un vienāda ar J A -J V. Ja atsevišķu kondensatoru jauda C 1, C 2, ...., KN, tad viņu maksas ir vienādas
………………………
,
un akumulatora kondensatoru maksu
Akumulatora kopējā jauda ir vienāda ar atsevišķu kondensatoru konteineru summu
Pieļaujamo spriegumu nosaka pieļaujamais mazāks kondensatora spriegums.
2. Kondensatoru sērijas pieslēgums.
Secīgi savienotos kondensatoros visu plāksnes maksa ir vienāda ar moduli un iespējamo atšķirību uz akumulatora klipiem
kur jebkuram izskatāmajam kondensatoriem
No otras puses,
i.E. ar secīgu kondensatoru savienojumu, vērtības, inversijas konteineri ir apkopoti. Tādējādi ar secīgu kondensatoru pieslēgumu, iegūto konteineru Novienmēr mazāk mazākie konteineri, ko izmanto akumulators.
Elektriskie dipoli
Divas vienādas izmaksas par pretējo zīmi, + Q.un- Q,atrodas l attālumā no viena no otras veidlapas elektriskā dipols.Vērtība Qlizsaukts dipola momentsun apzīmē simbolu r.Daudzām molekulām ir dipola moments, piemēram, CO niršana (Atom C ir neliela pozitīva maksa, un par nelielu negatīvu maksu); Neskatoties uz to, ka molekula parasti ir neitrāla, ir nodalīšana maksu sakarā ar nevienlīdzīgu sadalījumu elektronu starp abiem atomiem. (Simetriskas diatomiskās molekulas, piemēram, 2, nav dipola brīža.)
Apsveriet dipolu sākumā ar brīdi ρ \u003d ql,novietots viendabīgā elektriskais lauks spriedze ε. Dipola momentu var pārstāvēt kā vektoru P vienāds ar absolūtu vērtību. Qlun vērsta no negatīvās maksas uz pozitīvo. Ja lauks ir vienāds, tad spēki, kas iedarbojas uz pozitīvu maksu, Qeun negatīvs - Qeneizveidojiet iegūto spēku, kas darbojas uz dipola. Tomēr tie noved pie rašanās griezes momentskuru vērtība ir salīdzinājumā ar dipola vidū Parvienāds
vai vektorā
Tā rezultātā dipola mērķis ir pagriezties, lai vektors p bija paralēli E. darbam W,elektriskais lauks, kas veikts virs dipola, kad leņķis θ svārstās no Q 1 līdz Q 2, tiek dota ar izteiksmi
Elektriskā lauka veiktās darbības rezultātā samazinās potenciālā enerģija U.dipols; Ja U.\u003d 0, kad p ^ ε (θ \u003d 90 0), tad
U \u003d -w \u003d - pecosθ \u003d - p · ε.
Ja elektriskais lauks nehomogēnuka spēki, kas iedarbojas uz dipola pozitīvajiem un negatīvajiem maksājumiem, var būt nevienlīdzīga, un tad iegūtais spēks turpinās dipolu, izņemot griezes momentu.
Tātad, mēs redzam, kas notiek ar elektrisko dipolu, kas ievietots ārējā elektriskā laukā. Ļaujiet mums tagad vērsieties pie lietas otrā pusē.
fig. Elektriskā lauks, ko rada elektriskā dipols.
Pieņemsim, ka nav ārējā lauka, un nosaka elektrisko lauku, ko izveidojis pats dipolems(Spēj rīkoties citās nodevās). Vienkāršībai, ierobežojiet sevi pie punktiem, kas atrodas perpendikulārā dipola vidū, piemēram, punkts Ρ att. ???, kas atrodas attālumā no vidū dipola. (Ņemiet vērā, ka RNS fig. ??? nav attālums no katras maksas uz R,kas ir vienāds (R 2 +/ 2/4) 1/2). Palielināts elektriskais lauks: punkts Ρ vienāds
Ε = Ε + + Ε - ,
kur e + un e ir lauka stiprums, ko rada attiecīgi pozitīvs un negatīvie maksājumivienāds viens ar otru ar absolūtu vērtību:
To y komponenti vietā Ρ savstarpēji iznīcina, un ar absolūtu lielumu, elektriskā lauka spriedze ir vienāda
,
[Gar perpendikulāri dipola vidū].
Aizgāja no dipola (R »/) Šī izteiksme ir vienkāršota:
[Gar perpendikulāri dipola vidū ar r \u003e\u003e L].
Var redzēt, ka dipola elektriskā lauka spriegums samazinās, samazinoties ātrāk nekā punkts (1 / R3 vietā 1 / R2). Tas būtu sagaidāms: lielos attālumos, divas maksas par pretējām zīmēm šķiet tik tuvu viens otram, tās neitralizē viens otru. No veidlapas 1 / R3 atkarība ir derīga arī punktiem, kas nav guļ uz perpendikulāri vidū dipola.
spriegums
Ja pašreizējo pārvadātāju ķēdē darbojas tikai elektrostatiskās lauka spēki, tad pārvadātāji tiek pārvietoti no punktiem ar augstu potenciālu, lai punktus ar mazāk potenciālu. Tas novedīs pie potenciālu izlīdzināšanas visos ķēdes punktos un elektriskās strāvas izzušanā. Tāpēc pastāvēšanai līdzstrāva Tas ir nepieciešams, ka ķēdē kopā ar zemes gabaliem, par kuriem pozitīvas nodevas virzās uz potenciāla samazināšanos, ir jābūt sadaļām, uz kurām nodošana pozitīvas maksas Tas notiek potenciāla palielināšanas virzienā, t.sk. pret elektrostatiskās jomas jaudu. Lai padarītu pozitīvu maksu pārvietošanu no zemākas potenciāla uz vairāk, un negatīvs - no lielāks līdz mazāks, nav elektrības jauda nav nepieciešama. Tādēļ ierīces ķēdē ir nepieciešams izveidot un uzturēt potenciālo atšķirību, jo nav elektrostatisko spēku darbs. Šādas ierīces sauc strāvas avoti.Spēki neofostrostatiskā izcelsme, rīkojoties ar maksājumiem no strāvas avotiem tiek saukti trešā ballīte.
Trešās puses spēka būtība var būt atšķirīga. Piemēram, galvaniskajos elementos tie rodas enerģijas dēļ Ķīmiskās reakcijas starp elektrodiem un elektrolītiem; Ģeneratorā, pateicoties ģeneratora rotora rotācijas mehāniskajai enerģijai utt., Pašreizējā avota loma elektriskā ķēde, tas pats kā sūkņa loma, kas nepieciešama šķidruma sūknēšanai ar vhytraulic sistēmu.
Trešo personu spēku jomā, elektriskie maksājumi pārvietojas pašreizējā avotā pret elektrostatiskās lauka spēku, kuru potenciālā atšķirība tiek uzturēta ķēdes galos un ķēde plūst konstanta elektriskā strāva .
Trešās puses spēki dara darbu kustībā elektriskās maksas. Fiziskā vērtība, ko nosaka trešo personu spēku darbs, pārvietojot pozitīvu vienības maksu, tiek saukta elektromotīvju jauda (e.d.s..) e.Darbojoties ķēdē:
Šis darbs tiek veikts sakarā ar enerģiju, kas iztērēta pašreizējā avotā, tāpēc summa e.varat arī izsaukt ķēdē iekļautā pašreizējā avota elektromotīvo jaudu. ED, kā arī potenciāls ir izteikts Volta.
Side Force f stts darbojas uz maksas Q 0 , var izteikt kā
,
kur ir spriedze lauka trešās puses spēku. Trešo pušu nodevu darbs par maksas pārvietošanu Q 0uz slēgtā ķēdes sadaļā ir vienāds
. (2)
Dalot šo izteiksmi uz Q 0 , mēs saņemam izteiksmi ED, darbojoties ķēdē:
,
i.E. E.D.S., darbojoties slēgtā ķēdē, var definēt kā trešās puses izturības intensitātes vektora apriti. ED, darbojoties vietnē 1 - 2, vienāds
(3)
Uz maksas Q 0, papildus trešo personu spēkiem, spēki elektrostatiskā lauka f e \u003d q 0 e ir spēkā arī. Tādējādi iegūtais spēks darbojas ķēdē uz maksu Q 0 ir vienāds ar
Darbs, ko veic no tā izrietošais spēks virs maksas Q 0 iedaļā 1-2 ir vienāds
Izmantojot izteiksmes (3) un 
,
mēs varam pierakstīt
. (4)
Slēgtai ķēdei (J 1 \u003d J 2) elektrostatisko spēku darbība ir nulle, tāpēc
.
spriegums U. 1. - 2. Iedaļā fiziskā vērtība, ko nosaka elektrostatiskās (Coulomb) un trešo personu spēku kopējais lauks, pārvietojot pozitīvu vienības maksu šajā ķēdes sadaļā.
.
Ja e.d.s. Veicina pozitīvu nodevu kustību izvēlētajā virzienā (A-B virzienā), tad E 12\u003e 0 (1. att.). Ja e.d.s. novērš pozitīvu nodevu kustību šajā virzienā, tad E 12<0 (рис.2).
Ķēdes gabals, kurā trešās puses vara netiek saukta, tiek saukts par viendabīgu. Par viendabīgu ķēdes sadaļu
Sprieguma jēdziens ir potenciālās atšķirības jēdziena vispārināšana: spriegums ķēdes sadaļas galos ir vienāda ar potenciālu atšķirību, ja nav EM., Tas ir, nav trešo personu spēku.
Magnētiskais lauks
Fig. 2.
Magnētiskā lauka virzienā var veikt arī virzienu, kas sakrīt ar spēka virzienu, kas darbojas šajā brīdī novietota magnētiskās bultiņas Ziemeļpolā. Tā kā abi magnētisko bultiņu poļi atrodas tuvu lauka punktiem, spēki, kas iedarbojas uz abiem stabiem, ir vienādi viens ar otru. Līdz ar to spēku pāris, kas to ieslēdz uz magnētiskās bultiņas, lai bultiņas ass savienotu dienvidu polu ar ziemeļiem sakrita ar lauka virzienu.
Rāmis ar strāvu var izmantot arī magnētiskā nulles kvantitatīvajam aprakstam. Tā kā rāmis ar strāvu piedzīvo lauka orientējošu efektu, pāris spēki darbojas magnētiskā laukā. Griezes moments šajā brīdī ir atkarīga gan no lauka īpašībām, un rāmja īpašības:
M \u003d [p m v], (1)
kur In - vektora magnētiskā indukcija,kas ir magnētiskā poli, kvantitatīvais raksturojums, p m - vektora magnētiskā brīža rāmisar strāvu. Plakanai ķēdei ar pašreizējo i
kur s ir virsmas laukums kontūras (rāmis), n ir viens vektors normāli uz virsmas rāmja. Virziens p m. Līdz ar to sakrīt ar pozitīvu normālu virzienu.
Ja šajā brīdī magnētiskā lauka, novietojot rāmi ar dažādiem magnētiskiem brīžiem, tad tie darbojas dažādos griezes momentus momentus, tomēr attiecība (m max ir maksimālais griezes moments) visām ķēdēm tas pats, un tādējādi var būt magnētiskā raksturlielums Poly, ko sauc par magnētisko indukciju:
Magnētiskā indukcijaŠajā brīdī vienveidīgsmagnētisko lauku nosaka maksimālais griezes moments, kas iedarbojas uz rāmja ar magnētisko brīdi, kas vienāds ar vienu, ja normāli uz rāmi ir perpendikulāri lauka virzienam. Jāatzīmē, ka vektors Iebildums To var iegūt arī no ambera likuma un no lorentz spēka izpausmes.
Tā kā magnētiskais lauks ir silovs, tad tas, pēc analoģijas ar elektrisko, ir attēlota, izmantojot magnētiskās indukcijas līnijas. Magnētiskās indukcijas līnijas - Līnijas pieskares, uz kurām katrā brīdī sakrīt ar vektora virzienu In. Viņu virziens ir iestatīts pareizās skrūves noteikums : skrūvju galviņa ieskrūvē virzienā pašreizējo rotē virzienā magnētisko indukcijas līnijas.
Magnētiskās indukcijas līnijas var būt "rāda" ar dzelzs zāģskaidas, magnetizing šajā jomā zem pētījuma un vadot sevi kā mazi magnētiskie šāvēji.
 |
| Fig. 3. |
Magnētiskās indukcijas līnijas vienmēr slēgtsun aptver vadus ar strāvu. Tie atšķiras no elektrostatiskās jomas sprieguma līnijām, kas ir atvērt(Sāciet ar pozitīviem maksājumiem un beigām negatīvu).
Att. 3 rāda pārsēju magnēta magnētiskās indukcijas līnijas; Viņi nāk no Ziemeļpola un dodas uz dienvidiem. Sākotnēji šķita, ka tur bija pilnīga analoģija ar līnijām elektrostatisko lauka izturību, un poļiem magnētiem spēlēt lomu, magnētiskās "maksas" (magnētiskās monopoles). Eksperimenti ir parādījuši, ka magnēts griešana daļās, tās stabus nevar iedalīt, t.i., atšķirībā no elektriskajām maksām, bezmaksas magnētiskie "maksājumi" nav, tāpēc magnētiskās indukcijas līnijas nevar ielauzties uz poliem. Nākotnē tika konstatēts, ka iekšpusē sloksnes magnēti ir magnētiskais lauks, līdzīgs lauks solenoīda iekšpusē, un šī magnētiskā lauka magnētiskās indukcijas līnijas ir magnētisko indukcijas līniju turpinājums ārpus magnēta. Tādējādi ir slēgtas arī pastāvīgo magnētu magnētiskās indukcijas līnijas.
Līdz šim mēs esam uzskatījuši makroskopiskos strāvas strāvas vadošos. Tomēr saskaņā ar Francijas fizikas pieņēmumu A. Ampere (1775-1836) jebkurā iestādē ir mikroskopiskas strāvas, ko izraisa elektronu pārvietošana atomiem un molekulām. Šīs mikroskopiskās molekulārās straumes rada magnētisko lauku un var pagriezt magnētiskos laukos makroveriem. Piemēram, ja jums ir pašreizējais diriģents ar strāvu (makrotok) pie kāda ķermeņa, tad saskaņā ar tās magnētiskā lauka iedarbību, mikrokļi visās atomiem ir noteikti orientēti, radot papildu magnētisko lauku organismā. Vector magnētiskā indukcija raksturo rezultātsmagnētiskais lauks, ko izveidojis visu makrofilodiun mikroklikii.e. ar tādiem pašiem pašreizējiem un citiem vienādiem nosacījumiem Iebildums iebildums derīgs videi būs savādāk vērtības.
Magnētiskais lauks makrotokovs aprakstīja N. intensitātes vektors viendabīgu izotropu vidē, magnētiskā indukcijas vektors ir saistīts ar spriedzes vektoru ar šādu attiecību:
(3)
kur m 0 ir magnētiskā konstante, m - dimensiju vērtība ir vidēja magnētiskā caurlaidība, parādot, cik reizes maktorokova magnētiskā laukā H.palielinājās uz vidēja mikrotoku lauka rēķina. Salīdzinot elektrostatiskās vektora īpašības ( E. un D.) un magnētiskie ( Iebildums un N.) Lauki, mēs norādām, ka elektrostatiskā lauka vektora analogs E.ir magnētiskais indukcijas vektors IebildumsKopš vektoriem E.un Iebildumsnosakiet šo lauku spēka darbības un atkarīgi no vidēja īpašībām. Elektriskās pārvietošanas vektora analogs D. Ir spriedzes vektors N. magnētiskais lauks.
Magnētiskais lauks
Pārvietošanās maksa
Katrs diriģents ar strāvu rada magnētisko lauku apkārtējā telpā. Elektriskā strāva ir pasūtīta elektrisko lādiņu kustība. Tāpēc var teikt, ka jebkurš pārvietojas vakuumā vai vidē rada magnētisko lauku ap sevi. Pieredzētu datu vispārināšanas rezultātā tika izveidots likums, kas nosaka lauku uzlādē Q,brīvi pārvietoties nonrelativistiskā ātruma V. Brīvā satiksmēto saprot viņa kustība ar nemainīgu ātrumu. Šo likumu izsaka ar formulu
(1)
kur r ir iztērēts rādiuss-vektors Q.novērošanas punktā. Saskaņā ar izteiksmi (1), vektors Iebildums Vērsta perpendikulāri plaknei, kurā atrodas vektori v. un r., proti: viņa virziens sakrīt ar virzienu tranzīta kustības labās skrūves, kad tas rotē v. uz r.. Magnētisko indukcijas moduli (1) aprēķina pēc formulas
(2)
kur ir leņķis starp vektoriem v. un r..
Salīdzināt 
un (1), mēs redzam, ka kustīga maksa par tās magnētiskajām īpašībām ir līdzvērtīga pašreizējā elementam:
Lekcijas (1) un (2) ir derīgas tikai ar zemu ātrumu (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.
Fig. viens
Ja ātrums v. Uzlādētā daļiņa ir vērsta uz a leņķi a uzvektors Iebildums (1. att.), Tad tās kustība var būt pārstāvēta divu kustību veidā: 1) vienota taisnstilba kustība pa laukumu ar ātrumu; 2) vienota kustība ar ātruma ātrumu plaknē, kas ir perpendikulāra laukam. Apļa rādiusu nosaka ar formulu (1) . Abu kustību pievienošanas rezultātā notiek kustība uz Helix, kura ass ir paralēla magnētiskajam laukam (1. att.). Skrūves piķis
Aizvietojot pēdējo izteiksmi (2), mēs saņemam
.
Virziens, kurā spirāle ir vērpta, ir atkarīga no daļiņu maksas zīmes.
Elektromagnētiskā indukcija
Faradejas likums
Apkopojot vairāku eksperimentu rezultātus, Faraday nāca pie elektromagnētiskās indukcijas kvantitatīvajam likumam. Ikreiz, kad magnētiskā indukcijas plūsma pārslēdzas ar ķēdes ķēdi, ķēdē notiek indukcijas strāva; Indukcijas strāvas rašanās norāda uz elektromotīvju spēka ķēdes klātbūtni, ko sauc par elektromotīvju jauda elektromagnētiskā indukcija. Indukcijas strāvas vērtība un līdz ar to e. D.S. Elektromagnētisko indukciju nosaka tikai maiņas maiņas ātrums magnētisko plūsmu, t.i.
e i ~ df / dt
Magnētiskā plūsmas zīme ir atkarīga no pozitīvas normālas pret kontūras izvēles. Normālās pozīcijas virziens ir saistīts ar pašreizējo pareizās skrūves noteikumu. Līdz ar to, izvēloties noteiktu pozitīvu normālas virzienu, mēs definējam gan magnētisko indukcijas plūsmas zīmi, gan pašreizējā un e. d. s. ķēdē. Faraday Electromagnetic indukcijas likums: E.D.S. Indukcija ķēdē ir vienāda ar magnētiskās plūsmas maiņas ātrumu caur kontūras ierobežoto virsmu.
Mīnusa zīme rāda, ka plūsmas pieaugums ( > 0) izraisa er d. s. e I.< 0 , tie. Indukcijas strāvas lauks ir vērsts uz plūsmu; Plūsmas samazināšana ( < 0) cēloņi e.d.s. e I. \u003e 0, ti. Plūsmas virziens un izraisītais pašreizējais lauks sakrīt.
Mīnusa zīme formulā (1) ir Lenza noteikuma matemātiskā izpausme - vispārējais noteikums, lai atrastu indukcijas strāvas virzienu.
Lenza noteikums: Indukcijas strāva ķēdē vienmēr ir tik virziens, ka magnētiskais lauks, ko rada tie novērš magnētiskās plūsmas izmaiņas, kas izraisīja šo indukcijas strāvu.
E.d.s. Elektromagnētiskā indukcija ir izteikta voltos.
Kas ir daba E. d. s. Elektromagnētiskā indukcija? Ja diriģents pārvietojas pastāvīgā magnētiskajā laukā, Lorentz spēks, kas darbojas uz apsūdzībām diriģenta pārvietojas kopā ar diriģentu, tiks vērsta pretī strāvai, t.I. Tas radīs indukcijas strāvu pretējā virzienā vadā (virzienā) elektriskā strāva Tiek veikta pozitīvu nodevu kustība). Tādējādi e-ierosināšana. d. s. Indukcija, kad kontūras kustība pastāvīgā magnētiskā laukā ir izskaidrots ar Lorentz spēka darbību, kas rodas, kad vadītājs pārvietojas.
Saskaņā ar Faraday likumu, e.d.s parādīšanās. Elektromagnētiskā indukcija ir iespējama arī fiksēta ķēdes gadījumā, kas atrodas mainīgā magnētiskā laukā. Tomēr Lorentz spēks par fiksētām maksām nedarbojas, tāpēc šajā gadījumā to nevar izskaidrot ar ER parādīšanos. d. s. indukcija. Maxwell, lai izskaidrotu er D.S. Indukcijas fiksētajos direktoros ieteica, ka jebkurš mainīgais magnētiskais lauks aizrauj elektrisko lauku apkārtējā telpā, kas ir cēlonis indukcijas strāvai vadā. Šī lauka vektora cirkulācija uz jebkuru fiksētu kontūru L. Diriģents ir e. d. s. Elektromagnētiskā indukcija:
Elektrostatiskais lauks. Elektrostatiskā lauka spriedze
Ja telpā ap elektrisko lādiņu, veikt citu maksu, tad Coulomb Force darbosies uz to; Tātad, telpā, kas atrodas apkārtējos elektriskos maksājumus, pastāv spēka lauks. Saskaņā ar mūsdienu fizikas idejām lauks patiešām pastāv un kopā ar vielu ir viena no materiāla esamības formām, ar kurām tiek veikta konkrēta mijiedarbība starp makroskopiskām struktūrām vai daļiņām, kas ir vielas daļa. Šajā gadījumā viņi saka, ka elektriskais lauks - lauks, ar kuru elektriskās maksas mijiedarbojas. Mēs izskatīsim elektriskās jomas, kas izveidotas ar fiksētiem elektriskajiem maksājumiem, un tos sauc par elektrostatisko.
Lai atklātu un piedzīvotu elektrostatisko lauka vajadzībām izmēģinājuma punkts pozitīva maksa - Šāda maksa, kas neizkropļo pētījuma laukumu (nerada lauka radīto maksu pārdali). Ja laukā, kas izveidota ar maksu Q, nodot testa maksu Q 0 , Tad tas darbojas uz jaudas f atšķiras dažādos lauka punktos, kas saskaņā ar Coulon likumu ir proporcionāls testa maksas Q 0 . Tāpēc f / Q 0 attiecība nav atkarīga no Q 0 un raksturo elektrostatisko lauku vietā, kur atrodas izmēģinājuma maksa. Šo vērtību sauc par spriedze un ir elektrostatiskā lauka jaudas raksturojums.
Elektrostatiskā lauka spriedze Šajā brīdī šī ir fiziska vērtība, ko nosaka spēks, rīkojoties ar izmēģinājuma vienotu pozitīvu uzlādi šajā jomā:
Šādi no formulām (1.2.1) un (1.1.1), lauka stiprums, ko rada punkts uzlādē Q vakuumā no r no tā attāluma
Vector formā, izteiksme (1.2.2) ir izskats
Sprieguma vektora virziens sakrīt ar spēka virzienu, kas rīkojas ar pozitīvu maksu. Ja lauks ir izveidots ar pozitīvu maksu, sprieguma vektors ir vērsts uz stabilu vektoru no maksas uz ārējo telpu (pārbaudes pozitīvas maksas); Ja lauks ir izveidots ar negatīvu maksu, sprieguma vektors ir vērsts uz maksu (1.2.1. Att.).
No formulas (1.2.1.) No tā izriet, ka elektrostatiskā lauka sprieguma vienība - newton uz kulons (n \u200b\u200b/ cl): 1 n / cl - šāda lauka spriedze, kas ir uz vietas maksas 1 cl darbojas ar spēku 1 N.; 1 n / cl \u003d 1 v / m, kur (volt) ir elektrostatiskās lauka potenciāla vienība.
Grafiski elektrostatiskais lauks tiek attēlots, izmantojot spriedzes līnijas - līnijas , tangenti, uz kuriem katrā brīdī sakrīt ar vektora virzienu E. (Att. 1.2.2).
Intensitātes līnijas tiek attiecinātas uz virzienu, kas sakrīt ar sprieguma vektora virzienu. Takakak katrā konkrētā vietā, vektors ir intensīvi sasniedzis tikai vienu virzienu, tad spriedzes līnija nekad krustojas.
Tā, ka ar spriedzes līniju palīdzību bija iespējams raksturot ne tikai virzienu, bet arī elektrostatiskā lauka spēka vērtību, tika panākta vienošanās, lai tos veiktu ar noteiktu saucēju (1.2.3. Att.): Numurs spriedzes līnijas, kas pārņem virsmas laukuma vienību, kas ir perpendikulāra intensitātes līnijām, jābūt vienādam ar moduļa vektora spriedzi.
Priekš vienota lauks (Ja spriedzes vektors jebkurā brīdī ir pastāvīgs lieluma un virziena) intensitātes līnija paralēli sprieguma vektoram. Vietās, kur lauka stiprums ir mazāks, spriedzes līnijas ir mazāk izplatītas. Ja lauks ir izveidots ar punktu uzlādē, tad intensitātes līnija ir radiāla taisna, parādoties no maksas, ja tas ir pozitīvs, un tajā iekļauj, ja maksa ir negatīva (1.2.4. Att.).
Sprieguma līniju skaits jebkurā attālumā no maksas būs tāds pats, tas ir, spriedzes līnijas nekur, izņemot maksājumus un nebeidzas.
Att. 1.2.5 parāda elektrisko dipola laukuma elektroenerģijas līniju priekšstatu no diviem identiskiem dažādu pazīmju izmaksām Q un -Q , atrodas kādā attālumā l.
Lielās skaidrības dēļ elektrostatiskā lauka attēlošanas grafiskā metode tiek plaši izmantota elektrotehnikā.
Mijiedarbības likums fiksēts punktselektriskās maksas tika uzstādītas 1785. gadā. SH. G. Cavendysh izmantoja G. Cavendysh, izmantojot gravitācijas svaru. nezināms vairāk nekā 100 gadus). Punktssauc maksa, kas vērsta uz ķermeni, kuru lineārās dimensijas ir niecīgas, salīdzinot ar attālumu līdz citām uzlādētām iestādēm, ar kurām tā mijiedarbojas. Punkta uzlādes jēdziens, kā arī materiālais punkts ir fiziskā ieguve.
Bezmaksas likums:mijiedarbības spēks F.starp diviem fiksēto punktu maksājumiem vakuumā,proporcionāli maksām Q 1 un Q 2 un apgriezti proporcionāli attāluma kvadrātu r. starp viņiem:
kur k.- proporcionalitātes koeficients atkarībā no vienību izvēles.
Spēks F. Vērsta taisnā līnijā, kas savieno mijiedarbības maksu, t.i. ir centrālā, un atbilst pievilcībai ( F.<0) в случае разноименных зарядов и отталкиванию (F.\u003e 0) tā paša nosaukuma nodevu gadījumā. Šī jauda tiek saukta coulomb Force.
Vector formā Coulon likums ir forma
kur F. 12 - spēks, kas darbojas uz maksas Q 1 pēc maksas Q 2, r. 1 2 - radius vektors, kas savieno uzlādi Q 2 ar uzlādi Q 1, r \u003d. |r. 12 | (117. att.). Uz maksas Q 2 uz sāniem maksas Q 1 Ir spēks F. 21 =-F. 12, I.E. Elektroiekārtu mijiedarbība atbilst trešajam Newton likumam.
SI proporcionalitātes koeficients ir vienāds
k \u003d 1 / (4 0).
Tad Kulona likums tiks ierakstīts gala formā:
Tiek saukts par vērtību 0 elektriskā konstante;tas attiecas uz numuru fundamentālās fiziskās konstantesun vienāds
0 \u003d 8,85 10-12 kl 2 / (n m 2),
0 \u003d 8,85 10 -1 2 f / m, (78.3)
kur faradsF) - elektriskās jaudas vienība (sk. §93). Tad
1 / (4 0) \u003d 9 10 9 m / f.
§ 79. Elektrostatiskais lauks. Elektrostatiskā lauka spriedze
Ja telpā ap elektrisko lādiņu, veikt citu maksu, tad Coulomb Force darbosies uz to; Tātad, telpā, kas atrodas apkārtējos elektriskos maksājumus, pastāv spēka lauks.Saskaņā ar mūsdienu fizikas idejām lauks patiešām pastāv un kopā ar vielu ir viena no materiāla esamības formām, ar kurām tiek veikta konkrēta mijiedarbība starp makroskopiskām struktūrām vai daļiņām, kas ir vielas daļa. Šajā gadījumā viņi saka, ka elektriskais lauks - lauks, ar kuru elektriskās maksas mijiedarbojas. Mēs izskatīsim elektriskās jomas, kas izveidotas ar fiksētiem elektriskajiem maksājumiem un tiek saukti elektrostatisks.
Lai atklātu un piedzīvotu elektrostatisko lauku testa punkts pozitīva maksa -Šāda maksa, kas neizkropļo pētījuma laukumu (nerada lauka radīto maksu pārdali). Ja laukā, kas izveidota ar maksas Q, nodot testa maksu Q 0, tad jauda ir derīga F., dažādās jomās dažādos punktos, kas saskaņā ar Culon likumu (78.2) ir proporcionāls testa maksas Q 0. Tāpēc attieksme F./ Q 0 nav atkarīga no Q 0 un raksturo elektrisko lauku tajā vietā, kur ir izmēģinājuma maksa. Šo vērtību sauc par spriedzi un ir elektrostatiskā lauka jaudas raksturojums.
Elektrostatiskā lauka spriedzeŠajā brīdī ir fiziska vērtība, ko nosaka spēks, kas darbojas ar vienu pozitīvu uzlādi šajā jomā:
E.=F./ Q 0. (79.1)
vakuumā
vai skalar formā
Vector virziens E. sakrīt ar spēka virzienu, kas rīkojas ar pozitīvu maksu. Ja lauks ir izveidots ar pozitīvu maksu, tad vektors E. režisors pa rādiusu vektoru no maksas uz ārējo telpu (atgrūšana testa pozitīvā uzlādē); Ja lauks ir izveidots ar negatīvu maksu, tad vektors E. Vērsta uz maksu (118. att.).
No formulas (79.1) No tā izriet, ka elektrostatiskā lauka sprieguma vienība - Ņūton uz kulonu (N / Cl): 1 N / CL - šāda lauka intensitāte, kas līdz brīdim uzlādēt 1 CL iedarbojas ar spēku 1 h; 1 N / cl \u003d 1 V / m, kur (volti) ir elektrostatiskās lauka potenciāla vienība (sk. §84).
Grafiski elektrostatiskais lauks tiek attēlots, izmantojot spriedzes līnijas- līnijas pieskares, uz kurām katrā brīdī sakrīt ar virzienu vektora E. (119. att.). Intensitātes līnijas tiek attiecinātas uz virzienu, kas sakrīt ar sprieguma vektora virzienu. Tā kā katrā konkrētā vietā spriedzes vektoram ir tikai viens virziens, tad spriedzes līnija nekad krustojas. Priekš vienota lauks(Kad spriedzes vektors jebkurā brīdī ir nemainīgs
spriedzes līnijas lielums un virziens) ir paralēla sprieguma vektoram. Ja lauks ir izveidots ar punktu uzlādē, tad spriedzes līnija ir radiāla taisna, parādoties no maksas, ja tas ir pozitīvs (120. att., A), un tajā iekļauta, ja maksa ir negatīva (120. att., b). Lielās skaidrības dēļ elektriskā lauka attēlošanas grafiskā metode tiek plaši izmantota elektrotehnikā.
Lai izmantotu spriedzes līnijas, ne tikai virzienu, bet arī elektrostatiskās lauka intensitātes vērtību, tika panākta vienošanās veikt tos ar noteiktu blīvumu (sk. 119. att.): Sprieguma līniju skaits, kas iekļauj vienību Virsmas laukums, kas ir perpendikulāra intensitātes līnijām, jābūt vienādam ar moduļa vektoriem E. tad spriedzes līniju skaits, kas iekļauj elementāro platformu DS, normāli n. kas veido leņķi ar vektoru E.labi E.dscos \u003d. E. p ds,kur E. n. - vektora projekcija E. Normāli n. Uz DS platformu (121. att.). Vērtība
df e \u003d E. n. ds \u003d. E.d. S.
to sauc par spriedzes vektoru plūsmu caur DS platformu. Šeit D. S. \u003d\u003d Ds. n. - vektors, kuru modulis ir DS, un virziens sakrīt ar normālas virzienu n. Uz vietni.
Virziena vektora izvēle n. (un tāpēc S.Tas ir nosacīts, jo to var novirzīt uz jebkuru pusi.
Elektrostatiskās lauka intensitātes plūsmas vienība - 1 m.
Par patvaļīgu slēgto virsmu S.plūsma vektors E. caur šo virsmu
kur integrāls tiek pārņemts pār slēgto virsmu S. vektora plūsmu E. ir algebriskā vērtība:atkarīgs ne tikai uz lauka konfigurāciju E., bet arī no izvēles p. slēgtām virsmām pozitīvam virzienam normāls tiek pieņemts ārējais normālsi.E. Normāls režisors ārpus teritorijas, uz kuru pārklāts ar virsmu.
Fizikas attīstības vēsturē bija divi teoriju cīņa: ilgtermiņa ietekme un tuvums. Tiešsaistes teorijā tiek pieņemts, ka elektriskās parādības nosaka momentāna maksu mijiedarbība jebkuros attālumos. Saskaņā ar teoriju tuvumāVisas elektriskās parādības nosaka, mainot maksas laukus, un šīs izmaiņas tiek izplatītas kosmosā no punkta uz punktu ar termiņu. Attiecībā uz elektrostatiskajām jomām abas teorija sniedz tādus pašus rezultātus, kas ir labi saskanīgi ar pieredzi. Pāreja uz parādībām, kas izriet no elektrisko maksu aprites, izraisa ilgtermiņa teorijas teorijas teorijas maksātnespēju, tāpēc pašreizējā uzlādēto daļiņu mijiedarbības teorija ir tirdzniecības teorija.
