Электрическое поле. действие электрического поля на электрические заряды

Значение слова Поле по словарю Ушакова:

ПОЛЕ я, мн. поля, полей, ср. 1. Безлесная равнина, ровное (в отличие от селения, леса) обширное Пространство. И вот нашли большое поле: есть разгуляться где на воле. Лермонтов. Князь по полю едет на верном коне. Пушкин. Владимир ехал полем, пересеченным глубокими оврагами. Пушкин. || Засеянный или возделанный под посев участок земли. Ржаное поле. Поле под паром. Удобрение полей. || Вообще — ровное, обширное Пространство чего-н. Ледяное поле. 2. перен. Основной цвет, фон, Пространство, на к-ром нанесены узоры, рисунки или геральдические изображения. Олень на золотом поле. По желтому полю обоев лиловые полоски. Ситец по голубому полю розовыми цветами. 3. чаще мн. Узкая полоса вдоль края листа бумаги, оставляемая свободной от письма или печати. Тетрадь без полей. Заметки на полях книги. Пятно на правом поле. 4. только мн. ий край у шляпы. Мягкие поля. 5. Пространство, доступное для каких-н. действий, находящееся в Широкое поле для пропагандиста. 7. Судебный поединок в древней Руси (истор.). 8. Охота, сезон охоты (охот.). Посмотрим, каковы будут собаки в поле. Кобель по третьему полю. || Охотничья добыча (охот.). Пара глухарей — хорошее поле. С полем! (с удачной охотой!). Поле брани (или битвы, сражения) (книжн.) — место, где происходила битва. Пал на поле брани. На поле сражения лежали мертвые люди и лошади. Пришвин. Поле зрения — перен. кругозор, область рассмотрения или изучения. Этот факт остался вне поля моего зрения. Поле сознания (книжн.) — совокупность имеющихся в данный момент переживаний, фиксируемых сознанием. Отъезжее поле (охот.) — удаленное от дома место для охоты, куда надо выезжать с ночевкой. Сосед мой поспешает в отъезжие поля с охотою своей. Пушкин. Елисейские поля (поэт. устар.) — то же, что Элизиум, ср. елисейский. Та, кого любил ты много, поведет рукой незримой в Елисейские поля. Блок.

Связанные определения

Над полями естественным образом вводятся основные общеалгебраические определения: подполем называется подмножество, само являющееся полем относительно сужения на него операций из основного поля, расширением — поле, содержащее данное в качестве подполя.

Гомоморфизм полей вводится также естественным образом: как отображение f{\displaystyle f}, такое что f(a+b)=f(a)+f(b){\displaystyle f(a+b)=f(a)+f(b)}, f(ab)=f(a)⋅f(b){\displaystyle f(ab)=f(a)\cdot f(b)} и f(1)=1{\displaystyle f(1)=1}. В частности, никакой обратимый элемент при гомоморфизме не может перейти в ноль, так как f(a)⋅f(a−1)=f(a⋅a−1)=1{\displaystyle f(a)\cdot f(a^{-1})=f(a\cdot a^{-1})=1}, следовательно, ядро любого гомоморфизма полей нулевое, то есть гомоморфизм полей является вложением.

Характеристика поля — то же, что и характеристика кольца, наименьшее положительное целое число n{\displaystyle n} такое, что сумма n{\displaystyle n} копий единицы равна нулю:

1+⋯+1⏟n=n1={\displaystyle \underbrace {1+\dots +1} _{n}=n1=0.}

Если такого числа не существует, то характеристика считается равной нулю. Задачу определения характеристики обычно решают с задействованием понятия простого поля — поля, не содержащего собственных подполей, благодаря факту, что любое поле содержит ровно одно из простых полей.

Поля Галуа — поля, состоящие из конечного числа элементов. Названы в честь их первого исследователя Эвариста Галуа.

Природа электрического напряжения

Вспомним один из наиболее интересных моментов на школьном уроке физики, когда преподаватель вращал диск электрической машины, а между металлическими шариками проскакивала искра. Это и есть видимое отражение природного феномена под названием электрический ток. Он возникает из-за того, что на одном шарике отрицательно заряженных ионов больше, а на другом меньше, из-за чего возникает разность потенциалов, то есть факт, нарушающий основной закон Природы – сохранения энергии.

Отрицательно заряженные частицы стремятся переместиться туда, где их меньше, тем самым обнулив разницу. Конечно же, электроны не проходят весь путь между заряженными шариками, называемых полюсами. Их пробег ограничивает кристаллическая решетка, узлов которой они не могут покинуть. Зато способны удариться о соседние частицы и передать импульс по цепочке дальше, создавая эффект домино. Каждое такое соударение порождает выплеск энергии, из-за чего система переходит из состояния покоя в возбужденное, которое и принято называть электрическим напряжением.

Электрические поля и проводники

В статическом случае (т.е. когда заряды покоятся) электрическое поле внутри хорошего проводника отсутствует. Если бы в проводнике существовало электрическое поле, то на внутренние свободные электроны действовала бы сила, вследствие чего электроны пришли бы в движение
и двигались до тех пор, пока не заняли бы такое положение, при котором, напряженность электрического поля, а стало быть, и действующая на них сила обратились бы в нуль. Из этого рассуждения вытекают любопытные следствия. В частности, если проводник обладает результирующим зарядом, то этот заряд распределяется по внешней поверхности проводника. Этот факт можно объяснить с иной точки зрения. Если, например, проводник заряжен отрицательно, то мы легко можем представить, что отрицательные заряды отталкивают друг друга и устремляются
к поверхности проводника, чтобы расположиться как можно дальше друг от друга. Другое следствие состоит в следующем. Пусть положительный заряд Q помещен в центр полого изолированного проводника в форме сферической оболочки (рис. 22.22).
Поскольку внутри проводника электрического поля быть не может, силовые линии, идущие от положительного заряда, должны заканчиваться
на отрицательных зарядах на внутренней поверхности металлической сферы. В результате на внутренней поверхности сферического проводника будет индуцирован соответствующий отрицательный заряд -Q, а равный по величине положительный заряд +Q распределится по
внешней поверхности сферы (поскольку в целом оболочка нейтральна).
Таким образом, хотя внутри проводника электрическое поле отсутствует, снаружи сферы существует электрическое поле (рис. 22.22), как если бы металлической сферы вовсе не было.

С этим связано также и то обстоятельство, что силовые линии электрического поля всегда перпендикулярны поверхности проводника. Действительно, если бы вектор напряженности электрического поля Е имел компоненту, параллельную поверхности проводника, то электроны под действием силы двигались бы до тех пор, пока не заняли положение, в котором на них не действует сила, т. е. пока
вектор напряженности электрического поля не будет перпендикулярен поверхности.

Все сказанное относится только к проводникам. В изоляторах, у которых нет свободных электронов, может существовать электрическое поле и силовые линии не обязательно перпендикулярны поверхности.

Продолжение следует. Коротко о следующей публикации:
— Электрические диполи.
— Расчет напряженности электрического поля Е.
— Движение заряженной частицы в электрическом поле.

Альтернативные статьи: Электрический ток, Закон Ома.

Замечания и предложения принимаются и приветствуются!

Поле в Энциклопедическом словаре:

Поле — семантическое — совокупность слов, объединяемых смысловыми связями наоснове единого общего понятия или сходства признаков их лексическихзначений (напр., семантическое поле глаголов движения).

безлесная равнинная территория. 2) Участки пашни, на которыеразделена площадь севооборота, и запольные участки. 3) Площадка,оборудованная для чего-либо (напр., поле футбольное). 4) Район боевыхдействий (напр., поле битвы). 5) Пространство, охватываемое глазом принаблюдении, обозрении (напр., поле зрения). 6) Основной фон, на которомчто-либо изображено. 7) Свободная от письма, печати полоса вдоль краялиста в тетради, книге и т. д.

алгебраическое — важное понятие современной алгебры. совокупностьэлементов, для которых определены операции сложения, вычитания, умноженияи деления, обладающие обычными свойствами операций над числами

Напр. полекомплексных чисел.

поединок по решению суда в русской юридической практике 13-16 вв.Престарелые, малолетние и духовенство могли выставлять за себя «наймитов».Проигрыш поединка или отказ от него означал проигрыш дела.

Постоянный или переменный?

Напряжение – это статическая составляющая электричества, а сила тока – динамическая, ведь его направление меняется вместе с полярностью на концах проводника. И это свойство оказалось очень полезным для распространения электричества по Миру. Дело в том, что любой ток затухает из-за внутреннего сопротивления среды, согласно всё тому же закону сохранения энергии. Но оказалось, что двигающийся в одну сторону поток электронов усилить очень сложно, а циклически изменяющий направление – просто, для этого применяется трансформатор с двумя обмотками на одном сердечнике.

Чтобы получить переменный ток, надо вывернуть наизнанку принцип, открытый Фарадеем, который в своем прообразе электрического генератора вращал медный диск в поле действия постоянного магнита. Никола Тесла сделал наоборот – поместил вращающийся электромагнит внутрь неподвижной обмотки, получив неожиданный эффект: в момент прохождения полюсов через нейтраль магнитного поля амплитуда напряжения падает до нуля, а потом снова растет, но уже с другим знаком. За один оборот направление движения электронов в проводнике меняется два раза, составляя рабочую фазу. Поэтому переменный ток называют еще и фазным. А порождающее его напряжение – синусоидальным.

Никола Тесла создал генератор с двумя обмотками, расположенными под углом в 90 друг к другу, а русский инженер М.О. Доливо-Добровольский усовершенствовал его, расположив на статоре три, что увеличило стабильность работы электрической машины. В результате этого промышленный переменный ток стал трехфазным.

Свойства электрического поля

Ниже приведены свойства электрического поля.

1. Полевые линии никогда не пересекаются друг с другом.
2. Они перпендикулярны поверхностному заряду.
3. Поле сильное, когда линии расположены близко друг к другу, и слабое, когда линии поля расходятся друг от друга.
4. Количество силовых линий прямо пропорционально величине заряда.
5. Линия электрического поля начинается с положительного заряда и заканчивается отрицательным зарядом.
6. Если заряд одиночный, то они начинаются или заканчиваются на бесконечности.
7. Кривые линий непрерывны в области без заряда.

Когда электрическое и магнитное поле объединяются, они образуют электромагнитное поле.

Магнитное поле Земли

Существование магнитного поля земли связано с геофизическими процессами происходящими в Земле и верхней её атмосфере. Магнитное поле обусловлено действием постоянных источников, расположенных внутри Земли и испытывающих лишь медленные вековые изменения (вариации), и внешних (переменных) источников, расположенных в магнитосфере Земли и ионосфере.

Для объяснения происхождения основного (постоянного) геомагнитного поля существует много различных гипотез, однако современные данные о вековых вариациях и многократных изменениях полярности геомагнитного поля удовлетворительно объясняются только гипотезой о гидромагнитном динамо (ГД). Согласно этой гипотезе, в жидком электропроводящем ядре Земли происходят сложные и интенсивные движения, приводящие к самовозбуждению магнитного поля, аналогичного тому, как происходит генерация тока и магнитного поля в динамо-машине с самовозбуждением. Действие ГД основано на электромагнитной индукции в движущейся среде, которая в своём движении пересекает силовые линии магнитного поля.

Полная напряженность магнитного поля от экватора к полюсу растет с 33,4 до 55,7 А/м (от 0,42 до 0,70 э). Координаты северного магнитного полюса: долгота 101,50° западная долгота, широта 75,70° северная широта; южного магнитного полюса: долгота 140,30° восточная долгота, широта 65,50° южная широта.

Геомагнитное поле имеет различные магнитные аномалии (отклонения от нормального распределения геомагнитного поля), например, Восточно-Сибирскую, Бразильскую и др., которые вызваны неравномерным распределением в земной коре ферромагнитных минералов. Влияние мировых аномалий сказывается до высот ~ 0,5 R3 над поверхностью Земли (R3 – радиус Земли). Магнитное поле Земли простирается до высот ~ 3Rз. Оно испытывает вековые вариации, неодинаковые на всём земном шаре. В местах наиболее интенсивного векового хода вариации достигают 150 g в год (1g = 10-5 э).

Наблюдается также систематический дрейф магнитных аномалий к западу со скоростью около 0,2° в год и изменение величины и направления магнитного момента Земли со скоростью ~ 20γ в год, что заставляет часто проводить мировые магнитные съёмки для уточнения магнитной карты Земли.

Переменное геомагнитное поле возникает при обтекании магнитосферы плазмой солнечного ветра с переменной плотностью и скоростью заряженных частиц, а также прорыва в магнитосферу. Эти процессы вначале приводят к изменению интенсивности систем электрических токов в магнитосфере и ионосфере Земли.

Токовые системы в свою очередь вызывают в околоземном космическом пространстве и на поверхности Земли колебания геомагнитного поля в широком диапазоне частот (от 10-5 до 102 Гц) и амплитуду (от 10-3 до 10-7 э).

В «спокойное» время в низких и средних широтах наблюдаются периодические солнечно-суточные и лунно-суточные магнитные вариации с амплитудой 30 ÷ 70 γ и 1 ÷ 5 γ соответственно. Другие наблюдаемые неправильные колебания геомагнитного поля различной формы и амплитуды называют магнитными возмущениями.

Магнитные возмущения, охватывающие всю Землю и продолжающиеся от одного до нескольких дней, называются мировыми магнитными бурями, во время которых амплитуда может превзойти 1000g. Магнитная буря – одно из проявлений сильных возмущений магнитосферы, возникающих при изменении параметров солнечного ветра, особенно скорости его частиц и нормальной составляющей межпланетного магнитного поля относительно плоскости эклиптики. Сильные возмущения магнитосферы сопровождаются появлением в верхней атмосфере Земли полярных сияний, ионосферных возмущений, рентгеновского и низкочастотного излучений.

ТЕСТ «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ»

Вариант 2

Какими электрическими зарядами обладают электрон и нейтрон?

а) электрон — отрицательным, нейтрон – не имеет заряда.

б) электрон — отрицательным, нейтрон – положительным.

в) электрон и нейтрон – положительным.

Сколько протонов в нейтральном атоме водорода 11Н ?

А). 1 Б). 2 В). 3 Г). 4 Д). 0

На рис. показаны направления сил взаимодействия отрицательного электрического заряда q 1 с электрическим зарядом q2. Каков знак заряда q2?

4715510-323215А. Положительный Б. Отрицательный В. Нейтральный

4. Упорядоченным движением каких частиц создается электрический ток в растворах электролитов?

А. Электронов. Б. Положительных и отрицательных ионов.

5. Как называется единица измерения напряжения?

А. ВаттБ. АмперВ. ВольтГ. Ом Д. Джоуль

6. Какая физическая величина измеряется в Омах?

А. сила токаБ. Мощность токаВ. НапряжениеГ. Сопротивление

7. Сила тока на участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению.Это утверждение есть

А). Закон Ома Б). Закон Джоуля — Ленца

По какой формуле вычисляется работа электрического тока?

А. А=UIt Б. P=UI В. I=UR Г. Q=I2Rt Д. R=PlS9. Какая физическая величина вычисляется по формуле Q=I2Rt ?

А). Мощность тока Б). Количество теплоты, выделяющееся на участке эл. цепи.

В) Электрический заряд, прошедший в цепи за время t.

10. В электрическую цепь включены 4 электрические лампы. Какие из них включены последовательно?

А. Лампы 1, 2, 3. Б. Все 4 лампы.

В. последовательно включенных ламп нет.

11. Сила тока, проходящая через нить лампы, 2 А. Напряжение на лампе 10 В. Каково электрическое сопротивление нити лампы?

А.0, 2 Ом;Б. 5 Ом;В. 2 Ом; Г. 20 Ом.

12. Каково напряжение на участке электрической цепи сопротивлением 40 Ом при силе тока 100 мА?

А. 4000 В;Б. 4 В; В. 0,4 В.

13. Какова мощность электрического тока в электрической плите при напряжении 100 В и силе тока 0,5 А?

А. 50 Вт;Б. 200 Вт;В. 5 кВт;

14. По данным вопроса 13 определите работу силы тока за 16 мин.?

А. 100 кДжБ. 0,01 Дж;В. 48 кДж;

15. Какое количество теплоты выделяется в проводнике сопротивлением 100 Ом за 20 с при силе тока в цепи 20 мА?

А. 0,8 Дж; Б. 40 Дж;В. 4000 кДж;

16. Какое количество теплоты выделяется в проводнике сопротивлением 2 Ом за 2 мин. при силе тока в цепи 10 А?

А. 400 Дж; Б. 24000 Дж;В. 2,4 кДж;

17.Каково электрическое сопротивление алюминиевого провода длиной 10 м с поперечным сечением 0,1 мм2. Удельное электрическое сопротивление алюминия 0,017 Ом •мм2мА. 0,017 Ом; Б. 1700 Ом;В. 1,7 Ом;

18. Какова стоимость электроэнергии, расходуемой электрической плитой мощностью

900 Вт за 40 мин. непрерывной работы, если тариф электроэнергии 500 рубкВт·ч?А. 300 руб; Б. 7 коп.;В. 72 руб.

19.Необходимо измерить силу тока в лампе и напряжение на ней. Как следует включить по отношению к лампе амперметр и вольтметр.

А. амперметр и вольтметр последовательно.

Б. амперметр последовательно, вольтметр параллельно.

В. амперметр и вольтметр параллельно.

20.График зависимости силы тока от напряжения на концах проводника представлен на рис. Каково электрическое сопротивление проводника?

А. 2 Ом; Б. 2000 Ом; В. 0,0005 Ом;

21. Электронагреватель стиральной машины имеет мощность 3 кВт.

10 литров в машине он нагревает за 10 мин. от температуры 20 0С до температуры 61 0С. Каков КПД электронагревателя как нагревателя воды? Удельная теплоемкость воды 4200Дж.кг•°СА. 80%; Б. 85%; В. 185%; Г. 95%; Д. 100%;

22.При пропускании постоянного тока через проводник вокруг него возникло магнитное поле. Оно обнаруживается по расположению стальных опилок на листе бумаги, по повороту магнитной стрелки. В каком случае это магнитное поле можно переместить из одного места в другое?

А. Переносом стальных опилок. Б. Переносом магнита.

В. Переносом проводника с током.

Справочный материал

А=UIt=Рt=I2Rt=U2Rt -работа электрического тока

P=UI=At=I2R=U2R -мощность электрического тока

I=UR- сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна сопротивлению (закон Ома для участка цепи)

U=IR-напряжение R=UI-сопротивление2159047625 -сопротивление -удельное сопротивление

l -длина S- площадь поперечного сечения

Q=I2RtQ -количество теплоты = произведению квадрата силы тока на сопротивление и на время прохождения тока (закон Джоуля — Ленца)

Почему 220 вольт 50 Гц?

В нашей стране бытовая однофазная сеть имеет номиналы 220 вольт и 50 герц. Причина появления именно этих цифр весьма интересна.

Пальма первенства в бытовом освоении электричества принадлежит Томасу Эдисону. Он использовал исключительно постоянный ток, поскольку гениального изобретения Николой Тесла переменного еще не произошло.

Первым электрическим прибором оказалась лампа накаливания с угольной нитью. Опытным путем было установлено, что лучше всего она работает при напряжении в 45 вольт и включенном в цепь балластном сопротивлении, обеспечивающим рассеивание еще двадцати. Приемлемая длительность работы обеспечивалась последовательным включением двух ламп. Итого в бытовой сети, по мнению Эдисона, должно было быть 110 вольт.

Однако передача постоянного тока от электростанций к потребителям сопровождалась большими трудностями: через одну-две мили он затухал полностью. По Закон Джоуля — Ленца количество тепла, рассеиваемое проводником при прохождении тока, вычисляется по следующей формуле: Q = R . I2. Чтобы снизить потери вчетверо, напряжение увеличили до 220 вольт, а силовую линию построили из трех проводников – с двумя «плюсами» и одним «минусом». Потребитель получал все те же 110 вольт.

Противостояние Николы Теслы и Томаса Эдисона, названное «Войной токов», решилось в пользу переменного, поскольку его можно было передавать на большие расстояния с минимальными потерями. Тем не менее напряжение между силовыми проводниками осталось 220, а линейное, поступающее к потребителю – 127 вольт, поскольку из-за сдвига фаз на 120 градусов амплитуды напряжения не складываются арифметически, а умножаются на 1,73 – корень квадратный из трех.

В СССР сетевым номиналом 127 вольт в одной фазе пользовались до начала 60-х годов. В ходе усовершенствования электрических линий, проводимого с целью увеличения передаваемой мощности, конструкторы пошли по тому же пути, что и Эдисон – повысили напряжение.

За точку отсчета приняли 220 вольт, которые измерялись между фазами. Оно стало бытовым. А промышленное межфазное напряжение 380 вольт получилось умножением 220 на 1,73. Частота 50 Гц – это 3 тыс. колебаний в минуту, то есть, оптимальное количество оборотов коленвала дизеля или другого двигателя внутреннего сгорания, который приводит в действие машину переменного тока.

Теперь вы знаете, что такое напряжение и электрический ток, в каких единицах они измеряются и как зависят друг от друга, а также почему в вашей розетке именно 220 вольт. Приведенные факты не носят академического характера и не претендуют на истину в последней инстанции. Более подробно ознакомиться с природой этого феномена вы можете в учебниках по электротехнике.