Η ιδέα του Electric Field Lines παρουσιάστηκε από τον Michael Faraday, γεννήθηκε στις 22 Σεπτεμβρίου 1791 στο Λονδίνο και πέθανε στις 25 Αυγούστου 1867 στο Hampton Court Palace, Molesey. Σε πολλούς τομείς της φυσικής, τα ηλεκτρικά πεδία είναι σημαντικά και στην ηλεκτρική τεχνολογία αυτά τα πεδία αξιοποιούνται πρακτικά. Η ελκυστική δύναμη μεταξύ των ηλεκτρονίων και του ατομικού πυρήνα, τα ηλεκτρικά πεδία είναι υπεύθυνα. Η ισχύς σήματος ηλεκτρικού πεδίου SI είναι v / m (volt ανά μέτρο) και από τα χρονικά μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία ή από το ηλεκτρικά φορτία, δημιουργούνται τα ηλεκτρικά πεδία. Συζητείται η σύντομη εξήγηση των ηλεκτρικών αρχειοθετημένων γραμμών και η αναπαράσταση των γραμμών πεδίου.

Τι είναι οι γραμμές ηλεκτρικού πεδίου;

Ορισμός: Μια γραμμή ηλεκτρικού πεδίου ορίζεται ως μια περιοχή στην οποία ένα ηλεκτρικό φορτίο βιώνει μια δύναμη. Τα φορτισμένα αντικείμενα μπορεί να είναι θετικά ή αρνητικά, τα αντίθετα φορτία να προσελκύουν το ένα το άλλο και όπως τα φορτία να απωθούνται. Οι γραμμές πεδίου είναι οπτικές αναπαραστάσεις του ηλεκτρικού πεδίου που δημιουργούνται από ένα μόνο φορτίο ή μια ομάδα φορτίων και συντομογραφείται ως E-field. Αυτή είναι μια τρισδιάστατη έννοια και ως εκ τούτου δεν μπορεί να απεικονιστεί σε πολύ μεγάλη ορθότητα σε ένα επίπεδο. Το γράμμα Ε αντιπροσωπεύει το διάνυσμα ηλεκτρικού πεδίου και είναι εφαπτόμενο στη γραμμή πεδίου σε κάθε σημείο. Η κατεύθυνση αυτών των γραμμών είναι ίδια με την κατεύθυνση του διανύσματος ηλεκτρικού πεδίου.

Ένταση ηλεκτρικού πεδίου λόγω σημείου φόρτισης και ομάδας φόρτισης

Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου λόγω των σημειακών φορτίων μπορεί να ληφθεί χρησιμοποιώντας το νόμο της coulomb. Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου λόγω του σημείου φόρτισης φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Ηλεκτρικό πεδίο-ένταση-λόγω-σημείο-φόρτιση

ηλεκτρικό πεδίο-ένταση-λόγω-προς-σημείο-φόρτιση

Σύμφωνα με το νόμο του coulomb, η δύναμη «F» εκφράζεται ως

F = q * q₀/4Πε₀ρ^δύοr ̂ ……………………… eq (1)

Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου λόγω ενός σημείου φόρτισης εκφράζεται ως.

E = F / q₀r ̂ ……………………. ισοδ. (2)

Το υποκατάστατο eq (1) στο eq (2) θα έχει έκφραση έντασης ηλεκτρικού πεδίου μαζί με το σημείο φόρτισης και το δοκιμή φορτίου

Ε = q * q₀/4Πε₀ρ^δύο* 1 / q_{0 r ̂}

Ε = q / 4Πε₀ρ^δύοr ̂ ……………… eq (3)

Όπου r ̂ είναι το διάνυσμα μονάδων

Μια εξίσωση (3) είναι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου λόγω του σημείου φόρτισης μαζί με το σημείο φόρτισης και το φορτίο δοκιμής. Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου λόγω της ομάδας φορτίων φαίνεται στο παρακάτω σχήμα

Ηλεκτρικό πεδίο-ένταση-λόγω-ομάδα-χρεώσεων

ηλεκτρικό πεδίο-ένταση-λόγω-ομάδα-των χρεώσεων

Όπου q _1,τι_δύο,τι_3,τι_4,τι_5,τι₆………. τι _νείναι οι χρεώσεις και ρ_1,ρ_δύο,ρ_3,ρ_4,ρ_5,ρ₆………. ρ_ν είναι οι αποστάσεις.

Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου λόγω της ομάδας φορτίων στο σημείο p δίνεται από

Ε = Ε₁+ Ε_δύο+ Ε₃+ Ε₄+ ……… + Ε_ν……………………. ισοδ. (4)

Όπως γνωρίζουμε ότι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου που οφείλεται στη σημειακή φόρτιση εκφράζεται και στην παραπάνω ισοδ. (3)

ΕΙΝΑΙ₁= q₁/4Πε₀ρ₁^δύοr ̂₁

ΕΙΝΑΙ_δύο= q_δύο/4Πε₀ρ_δύο^δύοr ̂_δύο

ΕΙΝΑΙ3= q₃/4Πε₀ρ₃^δύοr ̂₃…………ΕΙΝΑΙν= q_ν/4Πε₀ρ_ν^δύοr ̂_ν

Υποκατάστατο Ε_1,ΕΙΝΑΙ_δύο,ΕΙΝΑΙ_3,ΕΙΝΑΙ_4,………ΕΙΝΑΙ_νοι τιμές στο eq (4) θα πάρουν

Ε = q₁/4Πε₀ρ₁^δύοr ̂₁+ q_δύο/4Πε₀ρ_δύο^δύοr ̂_δύο+ q₃/4Πε₀ρ₃^δύοr ̂3+ ……… .. + qν/4Πε₀ρ_ν^δύοr ̂_ν

Ε = 1 / 4Πε₀[τι₁/ r₁^δύοr ̂₁+ q_δύο/ r_δύο^δύοr ̂_δύο+ q₃/ r₃^δύορ₃̂ + ……… .. + q_ν/ r_ν^δύοr ̂_ν] …………………………. ισοδ. (5)

Μια εξίσωση (5) είναι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου λόγω της ομάδας φορτίων

Αναπαράσταση των γραμμών πεδίου

Για q> 0: Όταν το q είναι μεγαλύτερο από το μηδέν (q> 0), η φόρτιση είναι θετική και οι γραμμές πεδίου είναι ακτινικά προς τα έξω. Οι γραμμές πεδίου για q> 0 φαίνονται στο παρακάτω σχήμα.

ηλεκτρικό πεδίο-γραμμή-για-φόρτιση-μεγαλύτερο από το μηδέν

Για q<0: Όταν το q είναι μικρότερο από μηδέν (q<0), the charge is negative and the field lines are radially inward. The field lines for q<0 are shown in the below figure.

για-q-λιγότερο από μηδέν

Σε αντίθεση με τις χρεώσεις ή το δίπολο: Η αναπαράσταση των γραμμών πεδίου για αντίθετα τέλη ή δίπολο φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.

ηλεκτρικά πεδία-γραμμές-για-αντίθετα-φορτία

Για παρόμοιες χρεώσεις

Εάν | q1 | = | q2 |: Εάν χρεώσετε q₁και q_δύοείναι ίσες, το ουδέτερο σημείο και η ένταση του πεδίου είναι μηδέν για παρόμοια φορτία και βρίσκεται στο κέντρο του q₁και q_δύοταρίφα.

φόρτιση-q1-είναι-ίσο με-q2

Εάν | q1 |> | q2 |: Εάν χρεώσετε q₁είναι μεγαλύτερο από το q_δύο, το ουδέτερο σημείο «p» μετατοπίζεται προς το φορτίο q_δύομικρότερου μεγέθους.

Ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο: Στο ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο οι γραμμές πεδίου ξεκινούν από το θετικό φορτίο και πηγαίνουν στο αρνητικό φορτίο. Οι γραμμές πεδίου είναι ίσες και οι γραμμές είναι παράλληλες στο ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο.

ομοιόμορφο-ηλεκτρικό πεδίο

Ιδιότητες

Οι ιδιότητες των γραμμών ηλεκτρικού πεδίου είναι

Οι γραμμές πεδίου ξεκινούν από θετική φόρτιση και καταλήγουν στην αρνητική φόρτιση
Οι γραμμές πεδίου είναι συνεχείς
Οι γραμμές πεδίου δεν τέμνονται ποτέ (Αιτία: Εάν τέμνονται μεταξύ τους, θα υπάρχουν δύο κατευθύνσεις ενός ηλεκτρικού πεδίου στο σημείο που δεν είναι δυνατό)
Στην περιοχή του ισχυρού ηλεκτρικού πεδίου, οι γραμμές είναι πολύ κοντά η μια στην άλλη ενώ στην περιοχή των αδύναμων ηλεκτρικών πεδίων οι γραμμές είναι πολύ μακριά
Στην περιοχή της ομοιόμορφης γραμμής ηλεκτρικού πεδίου, υπάρχουν ισότιμες παράλληλες γραμμές
Οι γραμμές πεδίου είναι πάντα φυσιολογικές στην επιφάνεια του αγωγού

Κανόνες σχεδίασης γραμμών ηλεκτρικού πεδίου

Οι κανόνες για τη σχεδίαση γραμμών πεδίου είναι

Για μια δεδομένη ομάδα χρεώσεων σημείου, οι γραμμές πεδίου προέρχονται πάντα από θετική φόρτιση και καταλήγουν σε αρνητική φόρτιση. Σε περίπτωση που υπάρχει κάποια υπερβολική χρέωση, τότε ορισμένες γραμμές θα ξεκινήσουν ή θα λήξουν επ 'αόριστον.
Για παράδειγμα, στο παραπάνω σχήμα q₁είναι μεγαλύτερο από το q_δύο. Οι γραμμές προέρχονται από το q_δύο, έτσι χρεώστε q_δύοείναι θετική και με τη χρέωση q₁μερικές γραμμές προέρχονται από απείρως μακριά.
Ο αριθμός των γραμμών που σχεδιάστηκαν που καταλήγουν σε αρνητική φόρτιση ή αφήνουν θετική φόρτιση είναι ανάλογος με το μέγεθος της φόρτισης.
Όσο υψηλότερη είναι η φόρτιση, περισσότερες γραμμές θα αποχωρήσουν από αυτήν εάν είναι θετική φόρτιση ή τελειώνουν σε αυτήν εάν πρόκειται για αρνητική χρέωση.
Οι γραμμές πεδίου δεν διασταυρώνονται ποτέ

Συχνές ερωτήσεις

1). Ποιοι είναι οι τύποι γραμμών ηλεκτρικού πεδίου;

Το ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο και το μη ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο είναι οι δύο τύποι γραμμών ηλεκτρικού πεδίου. Η γραμμή πεδίου λέγεται ότι είναι ένα ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο όταν το ηλεκτρικό πεδίο είναι σταθερό και λέγεται ότι είναι ένα μη ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο όταν το πεδίο είναι ακανόνιστο σε κάθε σημείο.

2). Πώς κάνετε ένα ηλεκτρικό πεδίο;

Με τα στάσιμα φορτία, παράγεται το ηλεκτρικό πεδίο και από τα κινούμενα φορτία παράγεται το μαγνητικό πεδίο.

3). Πώς παράγεται το ηλεκτρικό πεδίο;

Το ηλεκτρικό πεδίο παράγεται από τα φορτισμένα σωματίδια. Στην κατεύθυνση του πεδίου, τα θετικά φορτία επιταχύνονται και στην αντίθετη κατεύθυνση του πεδίου, τα αρνητικά φορτισμένα σωματίδια επιταχύνονται.

4). Τι είναι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου λόγω των σημειακών φορτίων;

Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου λόγω σημείου φόρτισης μαζί με το σημείο φόρτισης και το φορτίο δοκιμής εκφράζεται ως

Ε = q / 4Πε₀ρ^δύοr ̂

Όπου E είναι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου, το r ̂ είναι το διάνυσμα μονάδας και το q είναι το φορτίο.

5). Πώς δείχνουν οι γραμμές ηλεκτρικού πεδίου τη δύναμη του πεδίου;

Η ισχύς των γραμμών ηλεκτρικού πεδίου εξαρτάται από το φορτίο πηγής και το ηλεκτρικό πεδίο είναι ισχυρό όταν οι γραμμές πεδίου είναι κοντά.

“διάγραμμα κυκλώματος ελεγκτή ηλιακού φορτιστή μπαταρίας ”

Σε αυτό το άρθρο, ηλεκτρικό πεδίο Συζητούνται η ένταση λόγω του σημείου φόρτισης και της ομάδας φόρτισης, η αναπαράσταση των γραμμών πεδίου, οι γραμμές πεδίων ιδιοτήτων και οι κανόνες για τη σχεδίαση γραμμών ηλεκτρικού πεδίου. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι μια δοκιμαστική φόρτιση και μια σημειακή φόρτιση σε ένα ηλεκτρικό πεδίο;