რა არის ელექტრული ველი?

ძაფზე ვკიდებთ დამუხტულ ვაზნას და მივაქვთ ელექტრიფიცირებული მინის ღერო. პირდაპირი კონტაქტის არარსებობის შემთხვევაშიც კი, ძაფზე ყდა გადახრილია ვერტიკალური მდგომარეობიდან, იზიდავს ჯოხს (სურ. 13).

დამუხტულ სხეულებს, როგორც ვხედავთ, შეუძლიათ ერთმანეთთან ურთიერთქმედება მანძილზე. როგორ გადაეცემა მოქმედება ერთი ამ ორგანოდან მეორეზე? იქნებ ეს ყველაფერი მათ შორის ჰაერია? გამოცდილებით გავარკვიოთ.

ჰაერის ტუმბოს ზარის ქვეშ მოვათავსოთ დამუხტული ელექტროსკოპი (სათვალე ამოღებული), რის შემდეგაც ქვემოდან გამოვტუმბავთ ჰაერს. ჩვენ დავინახავთ, რომ უჰაერო სივრცეში ელექტროსკოპის ფოთლები კვლავ მოიგერიებენ ერთმანეთს (სურ. 14). ეს ნიშნავს, რომ ჰაერი არ მონაწილეობს ელექტრული ურთიერთქმედების გადაცემაში. მაშინ რის საშუალებით ხდება დამუხტული სხეულების ერთი და იგივე ურთიერთქმედება? ამ კითხვაზე პასუხი მათ ნაშრომებში გასცეს ინგლისელმა მეცნიერებმა მ.ფარადეიმ (1791-1867) და ჯ.მაქსველმა (1831-1879).

ფარადეისა და მაქსველის სწავლებით, დამუხტული სხეულის გარშემო არსებული სივრცე განსხვავდება არაელექტრიფიცირებული სხეულების გარშემო არსებული სივრცისგან. დამუხტული სხეულების გარშემო არის ელექტრული ველი. ამ ველის დახმარებით ხორციელდება ელექტრული ურთიერთქმედება.

ელექტროველიარის მატერიის განსაკუთრებული სახეობა, რომელიც განსხვავდება მატერიისგან და არსებობს ნებისმიერი დამუხტული სხეულის გარშემო.

მისი დანახვა ან შეხება შეუძლებელია. ელექტრული ველის არსებობა მხოლოდ მისი მოქმედებებით შეიძლება ვიმსჯელოთ.

ელექტრული ველის ძირითადი თვისებები

მარტივი ექსპერიმენტები საშუალებას იძლევა დადგინდეს ელექტრული ველის ძირითადი თვისებები.

1. დამუხტული სხეულის ელექტრული ველი მოქმედებს გარკვეული ძალით ნებისმიერ სხვა დამუხტულ სხეულზე, რომელიც ამ ველშია..

ამას მოწმობს ყველა ექსპერიმენტი დამუხტული სხეულების ურთიერთქმედების შესახებ. ასე, მაგალითად, დამუხტული ყდის, რომელიც იყო ელექტრიფიცირებული ჯოხის ელექტრულ ველში (იხ. სურ. 13), ექვემდებარებოდა მასზე მიზიდულობის ძალის მოქმედებას.

2. დამუხტული სხეულების მახლობლად, ველი, რომელსაც ისინი ქმნიან, უფრო ძლიერია და გაცილებით სუსტი.

ამის გადასამოწმებლად კვლავ მივმართოთ ექსპერიმენტს დამუხტული ვაზნის კოლოფის შესახებ (იხ. სურ. 13). დავიწყოთ სადგამის მიახლოება ვაზნით დამუხტულ ჯოხთან. დავინახავთ, რომ ყდის ჯოხთან მიახლოებისას ძაფის გადახრის კუთხე ვერტიკალიდან უფრო და უფრო დიდი გახდება (სურ. 15). ამ კუთხის ზრდა მიუთითებს იმაზე, რომ რაც უფრო ახლოს არის ყელი ელექტრული ველის წყაროსთან (ელექტრიფიცირებული ჯოხი), მით მეტი ძალა მოქმედებს მასზე ეს ველი. ეს ნიშნავს, რომ დამუხტულ სხეულთან ახლოს მის მიერ შექმნილი ველი უფრო ძლიერია, ვიდრე შორს.

გასათვალისწინებელია, რომ დამუხტულ ყდისზე მოქმედებს არა მხოლოდ დამუხტული ჯოხი თავისი ელექტრული ველით, არამედ ყდის, თავის მხრივ, მოქმედებს ჯოხზე თავისი ელექტრული ველით. ერთმანეთზე ასეთ ურთიერთმოქმედებაში და თავს იჩენს ელექტრული ურთიერთქმედებადამუხტული სხეულები.

ელექტრული ველი ასევე ვლინდება დიელექტრიკებთან ექსპერიმენტებში. როდესაც დიელექტრიკი მოთავსებულია ელექტრულ ველში, მისი მოლეკულების დადებითად დამუხტული ნაწილები (ატომის ბირთვები) ველის მოქმედებით გადაადგილდებიან ერთი მიმართულებით, ხოლო უარყოფითად დამუხტული ნაწილები (ელექტრონები) გადაადგილდებიან მეორე მიმართულებით. ამ ფენომენს ე.წ დიელექტრიკული პოლარიზაცია. ეს არის პოლარიზაცია, რომელიც ხსნის უმარტივეს ექსპერიმენტებს ელექტრიფიცირებული სხეულის მიერ მსუბუქი ქაღალდის ნაჭრების მიზიდვაზე. ეს ნაწილები ზოგადად ნეიტრალურია. თუმცა, ელექტრიფიცირებული სხეულის ელექტრულ ველში (მაგალითად, შუშის ღერო), ისინი პოლარიზებულია. ნაჭრის ზედაპირზე, რომელიც უფრო ახლოს არის ჯოხთან, მუხტი ჩნდება ჯოხის მუხტის საპირისპირო ნიშნით. მასთან ურთიერთქმედება იწვევს ქაღალდის ნაჭრების მიზიდვას ელექტრიფიცირებულ სხეულზე.

ელექტრული ძალა

ძალას, რომლითაც ელექტრული ველი მოქმედებს დამუხტულ სხეულზე (ან ნაწილაკზე) ეწოდება ელექტრული ძალა:

ფელ- ელექტრო ძალა.

ამ ძალის მოქმედებით, ელექტრულ ველში მყოფი ნაწილაკი იძენს აჩქარებას ა, რომელიც შეიძლება განისაზღვროს ნიუტონის მეორე კანონის გამოყენებით:

სადაც მარის მოცემული ნაწილაკების მასა.

ფარადეის დროიდან მოყოლებული, ელექტრული ველის გრაფიკული წარმოდგენისთვის, ჩვეულებრივად გამოიყენებოდა ძალის ხაზები.

ელექტრული ველის ხაზებიარის ხაზები, რომლებიც მიუთითებენ ამ ველში მოქმედი ძალის მიმართულებას მასში მოთავსებულ დადებითად დამუხტულ ნაწილაკზე. დადებითად დამუხტული სხეულის მიერ შექმნილი ველის ძალის ხაზები ნაჩვენებია სურათზე 16, ა. ნახაზი 16, b გვიჩვენებს უარყოფითად დამუხტული სხეულის მიერ შექმნილი ველის ძალის ხაზებს.

მსგავსი სურათის დანახვა შესაძლებელია მარტივი მოწყობილობის გამოყენებით ე.წ ელექტრო სულთანი. მას შემდეგ რაც შევატყობინეთ მუხტის შესახებ, ჩვენ დავინახავთ, თუ როგორ გაიფანტება მისი ყველა ქაღალდის ზოლები სხვადასხვა მიმართულებით და განლაგდება ელექტრული ველის ძალის ხაზების გასწვრივ (ნახ. 17).

როდესაც დამუხტული ნაწილაკი ელექტრულ ველში შედის, მისი სიჩქარე ამ ველში შეიძლება გაიზარდოს ან შემცირდეს. თუ ნაწილაკების მუხტი q>0, მაშინ ძალის ხაზების გასწვრივ მოძრაობისას ის აჩქარდება, ხოლო საპირისპირო მიმართულებით მოძრაობისას შენელდება. თუ ნაწილაკების მუხტი q<0, то все будет наоборот ее скорость будет уменьшаться при движении в направлении силовых линий и увеличиваться при движении в противоположном направлении.

საინტერესოა იცოდე

ელექტრული ველის შესახებ დღევანდელი თემიდან გავიგეთ, რომ ის არსებობს ელექტრული მუხტის გარშემო არსებულ სივრცეში.

ვნახოთ, როგორ შეიძლება, მიმართულების მქონე ძალის ხაზების დახმარებით, ამ ელექტრული ველის გამოსახვა გრაფიკების გამოყენებით:

ალბათ გაინტერესებთ იმის ცოდნა, რომ ჩვენს ატმოსფეროში ფუნქციონირებს სხვადასხვა სიძლიერის ელექტრული ველები. თუ ელექტრულ ველს განვიხილავთ სამყაროს თვალსაზრისით, მაშინ, როგორც წესი, დედამიწას აქვს უარყოფითი მუხტი, მაგრამ ღრუბლების ფსკერი დადებითია. და ისეთი დამუხტული ნაწილაკები, როგორიცაა იონები, შეიცავს ჰაერში და მისი შემცველობა განსხვავდება სხვადასხვა ფაქტორების მიხედვით. ეს ფაქტორები დამოკიდებულია როგორც წელიწადის დროზე, ასევე ამინდის პირობებზე და ატმოსფეროს სიხშირეზე.

და რადგან ატმოსფერო გაჟღენთილია ამ ნაწილაკებით, რომლებიც, უწყვეტ მოძრაობაში მყოფი და რომლებიც ხასიათდება ცვლილებებით დადებით ან უარყოფით იონებში, გავლენას ახდენს ადამიანის კეთილდღეობაზე და ჯანმრთელობაზე. და ყველაზე საინტერესო ის არის, რომ ატმოსფეროში დადებითი იონების დიდმა ჭარბმა შეიძლება გამოიწვიოს დისკომფორტი ჩვენს ორგანიზმში.

ელექტრომაგნიტური ველის ბიოლოგიური ეფექტი

ახლა კი მოდით ვისაუბროთ EMF-ის ბიოლოგიურ ეფექტზე ადამიანის ჯანმრთელობაზე და მის გავლენას ცოცხალ ორგანიზმებზე. გამოდის, რომ ცოცხალი ორგანიზმები, რომლებიც ელექტრომაგნიტური ველის გავლენის ზონაში არიან, ექვემდებარებიან მისი გავლენის ძლიერ ფაქტორებს.

ელექტრომაგნიტური ველის ველში ხანგრძლივი ყოფნა უარყოფითად მოქმედებს ადამიანის ჯანმრთელობასა და კეთილდღეობაზე. ასე, მაგალითად, ალერგიული დაავადებების მქონე ადამიანში, EMF-ის ასეთმა ზემოქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს ეპილეფსიური შეტევა. ხოლო თუ ადამიანი დიდხანს რჩება ელექტრომაგნიტურ ველში, შეიძლება განვითარდეს დაავადებები არა მხოლოდ გულ-სისხლძარღვთა და ნერვული სისტემების, არამედ გამოიწვიოს ონკოლოგიური დაავადებები.

მეცნიერებმა დაამტკიცეს, რომ სადაც არის ელექტრული ველის ძლიერი მოქმედება, მწერებში ქცევითი ცვლილებებიც შეინიშნება. ეს უარყოფითი ზემოქმედება შეიძლება გამოვლინდეს აგრესიის, შფოთვისა და შესრულების დაქვეითების სახით.

ასეთი გავლენის ქვეშ, არანორმალური განვითარება შეიძლება შეინიშნოს მცენარეებს შორისაც. მცენარეებში ელექტრომაგნიტური ველის გავლენის ქვეშ, ფურცლების ზომა, ფორმა და რაოდენობა შეიძლება შეიცვალოს.

ელექტროენერგიასთან დაკავშირებული საინტერესო ფაქტები

აღმოჩენები ელექტროენერგიის სფეროში ადამიანის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი მიღწევაა, რადგან თანამედროვე ცხოვრება ამ აღმოჩენის გარეშე ახლა ძნელი წარმოსადგენია.

იცით, რომ აფრიკისა და სამხრეთ ამერიკის ზოგიერთ რაიონში არის სოფლები, სადაც ჯერ კიდევ არ არის ელექტროენერგია. და იცით როგორ გამოდიან ადამიანები ამ სიტუაციიდან? თურმე ისინი სახლებს ანათებენ ისეთი მწერების დახმარებით, როგორიცაა ციცინათელები. ამ მწერებით ავსებენ შუშის ქილებს და ციცინათელების დახმარებით იღებენ სინათლეს.

იცით თუ არა ფუტკრების ფრენის დროს ელექტროენერგიის დადებითი მუხტის დაგროვების უნარის შესახებ? მაგრამ ყვავილებს აქვთ უარყოფითი ელექტრული მუხტი და ამის გამო მათი მტვერი თავად იზიდავს ფუტკრის სხეულს. მაგრამ ყველაზე საინტერესო ის არის, რომ ფუტკრისა და ყვავილის ასეთი კონტაქტის ველი ცვლის მცენარის ელექტრულ ველს და, როგორც იქნა, აძლევს სიგნალს სხვა ფუტკრის ინდივიდებს ამ მცენარეზე მტვრის არარსებობის შესახებ.

მაგრამ თევზის სამყაროში ყველაზე ცნობილი ელექტრო მონადირეები არიან ძაფები. მტაცებლის გასანეიტრალებლად, ძაფები მას ელექტრული გამონადენით პარალიზებენ.

იცოდით, რომ ელექტრულ გველთევზებს აქვთ ყველაზე ძლიერი ელექტრული გამონადენი. ამ მტკნარი წყლის თევზს აქვს გამონადენი ძაბვა, რომლის ძაბვაც შეიძლება 800 ვ-მდე მიაღწიოს.

Საშინაო დავალება

1. რა არის ელექტრული ველი?
2. რა განსხვავებაა ველსა და ნივთიერებას შორის?
3. ჩამოთვალეთ ელექტრული ველის ძირითადი თვისებები.
4. რას მიანიშნებს ელექტრული ველის ხაზები?
5. როგორ მოძრაობს დამუხტული ნაწილაკის აჩქარება ელექტრულ ველში?
6. რა შემთხვევაში ზრდის ელექტრული ველი ნაწილაკების სიჩქარეს და რა შემთხვევაში ამცირებს მას?
7. რატომ იზიდავს ნეიტრალური ქაღალდის ნაჭრები ელექტრიფიცირებულ სხეულს?
8. ახსენით, რატომ იცვლება ელექტრო სულთნის დამუხტვის შემდეგ მისი ქაღალდის ზოლები სხვადასხვა მიმართულებით.

ექსპერიმენტული დავალება.

სავარცხელი დააელექტირეთ თმაზე, შემდეგ შეახეთ მას ბამბის ბამბის პატარა ნაჭერი (ფუმფულა). რა მოუვა ბამბას? შეანჯღრიეთ ფუმფულა სავარცხლიდან და როცა ის ჰაერშია, აწიეთ იმავე სიმაღლეზე, შეცვალეთ ელექტრიფიცირებული სავარცხელი ქვემოდან გარკვეულ მანძილზე. რატომ წყვეტს ფუმფულა ცვენას? რა დაიცავს მას ჰაერში?

ს.ვ. გრომოვი, ი.ა. სამშობლო, ფიზიკა მე-9 კლასი

ელექტრული ველი წარმოიქმნება სივრცეში მუხტის ან დამუხტული სხეულის გარშემო. ამ სფეროში, ნებისმიერ მუხტზე გავლენას ახდენს ელექტროსტატიკური კულონის ძალა. ველი არის მატერიის ფორმა, რომელიც გადასცემს ძალთა ურთიერთქმედებას მაკროსკოპულ სხეულებს ან ნაწილაკებს შორის, რომლებიც ქმნიან ნივთიერებას. ელექტროსტატიკურ ველში ხდება დამუხტული სხეულების ძალთა ურთიერთქმედება. ელექტროსტატიკური ველი - სტაციონარული ელექტრული ველი, არის სტაციონარული მუხტების მიერ შექმნილი ელექტრული ველის განსაკუთრებული შემთხვევა.

ელექტრული ველი სივრცის თითოეულ წერტილში ხასიათდება ორი მახასიათებლით: ძალა - ელექტრული ინტენსივობის ვექტორი და ენერგია - პოტენციალი, რომელიც არის სკალარული სიდიდე. ელექტრული ველის მოცემული წერტილის სიძლიერე არის ვექტორული ფიზიკური სიდიდე, რომელიც რიცხობრივად ტოლია და მიმართულებით ემთხვევა ველიდან მოქმედ ძალას ველის განხილულ წერტილში მოთავსებულ ერთეულ დადებით მუხტზე:

ელექტრული ველის ძალის ხაზი არის ხაზი, რომლის ტანგენტებიც თითოეულ წერტილში განსაზღვრავს ელექტრული ველის შესაბამისი წერტილების ინტენსივობის ვექტორების მიმართულებებს. ამ ხაზების ნორმალურ ერთეულ ფართობზე გამავალი ძალის ხაზების რიცხვი 0 უდრის ელექტრული ველის სიძლიერის ვექტორის სიდიდეს ამ ფართობის ცენტრში. ელექტროსტატიკური ველის სიძლიერის ხაზები იწყება დადებითი მუხტით და მიდიან უსასრულობამდე ამ მუხტის მიერ შექმნილი ველისთვის. უარყოფითი მუხტით შექმნილი ველისთვის ძალის ხაზები მოდის უსასრულობიდან მუხტამდე.

ელექტროსტატიკური ველის პოტენციალი მოცემულ წერტილში არის სკალარული მნიშვნელობა, რომელიც რიცხობრივად უდრის ველის მოცემულ წერტილში მოთავსებული ერთი დადებითი მუხტის პოტენციურ ენერგიას:

სამუშაო, რომელიც შესრულებულია ელექტროსტატიკური ველის ძალებით, წერტილის ელექტრული მუხტის გადაადგილებისას, უდრის ამ მუხტის ნამრავლს და ბილიკის საწყის და ბოლო წერტილებს შორის პოტენციურ სხვაობას:

სად და არის ველის საწყისი და ბოლო წერტილების პოტენციალი მუხტის მოძრაობისას.

ინტენსივობა დაკავშირებულია ელექტროსტატიკური ველის პოტენციალთან მიმართებით:

პოტენციური გრადიენტი მიუთითებს პოტენციალის ყველაზე სწრაფი ცვლილების მიმართულებაზე, როდესაც მოძრაობს თანაბარი პოტენციალის ზედაპირის პერპენდიკულარული მიმართულებით.

ველის სიძლიერე რიცხობრივად უდრის პოტენციალის ცვლილებას სიგრძის ერთეულზე , დათვლილია თანაბარი პოტენციალის ზედაპირის პერპენდიკულარული მიმართულებით და მიმართულია მისი შემცირების მიმართულებით (მინუს ნიშანი):

ელექტრული ველის წერტილების ადგილს, რომელთა პოტენციალიც იგივეა, ეწოდება თანაბარი პოტენციალის ზედაპირი. ელექტრული ველის თითოეული წერტილის ინტენსივობის ვექტორი ნორმალურია ამ წერტილის მეშვეობით გავლებული თანაბარი პოტენციალის ზედაპირის მიმართ. ნახ. 1 გრაფიკულად აჩვენებს ელექტრულ ველს, რომელიც წარმოიქმნება დადებითი წერტილის მუხტით და უარყოფითად დამუხტული სიბრტყით რ.

მყარი ხაზები არის თანაბარი პოტენციური ზედაპირები პოტენციალით და ა.შ., წერტილოვანი ხაზები არის ძალის ველის ხაზები, მათი მიმართულება ნაჩვენებია ისრით.

რა გვაძლევს იმის მტკიცებას, რომ დამუხტული სხეულის გარშემო არის ელექტრული ველი?

• ელექტრომაგნიტური სტრესის და მორევის ველების არსებობა.
• ელექტრული ველის მოქმედება მუხტზე.
  მარტივი გამოცდილება:
  1. იღებთ ხის ჯოხს და მას აბრეშუმის ძაფით აკრავთ მბზინავი შოკოლადის შესაფუთი ყდის.
  2. სახელური შეიზილეთ თმაზე ან მატყლზე
  3. სახელური ყდისკენ მიიტანეთ - ყდის გადახვევა
  ეს გვაძლევს იმის მტკიცებას, რომ დამუხტული სხეულის გარშემო (ამ შემთხვევაში, კალამი, არის ელექტრული ველი)))
• ვინმე დამეხმარეთ პრობლემის მოგვარებაში
  http://answer.mail.ru/question/94520561
• სახელმძღვანელოში წერია)
• ბმული (electrono.ru ელექტრული ველის სიძლიერე, ელ. .)
  - ელექტრული დამუხტული სხეულის ირგვლივ სივრცეში არის ელექტრული ველი, რომელიც მატერიის ერთ-ერთი სახეობაა. ელექტრულ ველს აქვს ელექტრული ენერგიის მარაგი, რომელიც გამოიხატება ველზე დამუხტულ სხეულებზე მოქმედი ელექტრული ძალების სახით.
  ელექტრული ველი პირობითად გამოსახულია ძალის ელექტრული ხაზების სახით, რომლებიც აჩვენებენ ელექტრული ველის მიერ შექმნილი ელექტრული ძალების მოქმედების მიმართულებას.
  ძალის ელექტრული ხაზები განსხვავდებიან დადებითად დამუხტული სხეულებისგან სხვადასხვა მიმართულებით და ემთხვევა უარყოფითი მუხტის მქონე სხეულებს. ორი ბრტყელი საპირისპიროდ დამუხტული პარალელური ფირფიტით შექმნილ ველს ერთგვაროვანი ეწოდება.
  ელექტრული ველი შეიძლება ხილული გახდეს მასში თხევად ზეთში შეჩერებული თაბაშირის ნაწილაკების მოთავსებით: ისინი ბრუნავენ ველის გასწვრივ, რომელიც მდებარეობს მისი ძალის ხაზის გასწვრივ. ერთგვაროვანი ველი არის ელექტრული ველი, რომელშიც ინტენსივობა სიდიდითა და მიმართულებით ერთნაირია სივრცის ყველა წერტილში.

  ვიკიპედია: ელექტრული ველის რაოდენობრივად შესაფასებლად შემოყვანილია ძალის მახასიათებელი - ელექტრული ველის სიძლიერე - ვექტორული ფიზიკური სიდიდე, რომელიც უდრის იმ ძალის თანაფარდობას, რომლითაც ველი მოქმედებს სივრცის მოცემულ წერტილში მოთავსებულ პოზიტიურ სატესტო მუხტზე სიდიდესთან. ამ ბრალდებით. დაძაბულობის ვექტორის მიმართულება სივრცის თითოეულ წერტილში ემთხვევა დადებით საცდელ მუხტზე მოქმედი ძალის მიმართულებას.
  დაახლოებით ერთგვაროვანია ველი ორ საპირისპიროდ დამუხტულ ბრტყელ ლითონის ფირფიტას შორის. ერთგვაროვან ელექტრულ ველში დაძაბულობის ხაზები ერთმანეთის პარალელურია.

• დამუხტეთ და დაასხით ფუმფულა ბალიშიდან. ყველაფერი ძალიან ნათელი იქნება.
• თუ პირველ ელექტრულად დამუხტულ ობიექტთან მიიყვანთ სხვა, ასევე ელ. დამუხტული ობიექტი, შეგიძლიათ ნახოთ მათი ურთიერთქმედება, რაც ადასტურებს ელექტრული ველის არსებობას.
• საშუალებას გაძლევთ წაიკითხოთ ფიზიკის კანონები
• ელექტრული ველი არის მატერიის სპეციალური ფორმა, რომელიც არსებობს სხეულების ან ნაწილაკების ირგვლივ, რომლებსაც აქვთ ელექტრული მუხტი, ისევე როგორც თავისუფალი სახით ელექტრომაგნიტურ ტალღებში. ელექტრული ველი პირდაპირ უხილავია, მაგრამ მისი მოქმედებით და ინსტრუმენტების დახმარებით შეიძლება დაკვირვება. ელექტრული ველის ძირითადი მოქმედება არის სხეულების ან ნაწილაკების აჩქარება, რომლებსაც აქვთ ელექტრული მუხტი.

  ელექტრული ველი შეიძლება ჩაითვალოს მათემატიკურ მოდელად, რომელიც აღწერს ელექტრული ველის სიძლიერის მნიშვნელობას სივრცის მოცემულ წერტილში. დუგლას ჯანკოლი წერდა: „ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ სფერო არ არის ერთგვარი მატერია; უფრო სწორად, ეს უაღრესად სასარგებლო ცნებაა... ელექტრული ველის „რეალობის“ და არსებობის საკითხი რეალურად ფილოსოფიური, უფრო მეტად კი მეტაფიზიკური საკითხია. ფიზიკაში ველის კონცეფცია ძალზე სასარგებლო აღმოჩნდა - ეს არის ადამიანის გონების ერთ-ერთი უდიდესი მიღწევა.

  ელექტრული ველი არის ერთი ელექტრომაგნიტური ველის ერთ-ერთი კომპონენტი და ელექტრომაგნიტური ურთიერთქმედების გამოვლინება.

  ელექტრული ველის ფიზიკური თვისებები
  ამჟამად მეცნიერებას ჯერ არ მიუღწევია ისეთი ველების ფიზიკური არსის შესახებ, როგორიცაა ელექტრული, მაგნიტური და გრავიტაციული, აგრეთვე მათი ურთიერთქმედება ერთმანეთთან. ჯერჯერობით მხოლოდ დამუხტულ სხეულებზე მათი მექანიკური მოქმედების შედეგებია აღწერილი და ასევე არსებობს ელექტრომაგნიტური ტალღის თეორია, რომელიც აღწერილია მაქსველის განტოლებებით.

  ველის ეფექტი - ველის ეფექტი მდგომარეობს იმაში, რომ როდესაც ელექტრული ველი მოქმედებს მის ზედაპირის ფენის ელექტრული გამტარი გარემოს ზედაპირზე, იცვლება თავისუფალი მუხტის მატარებლების კონცენტრაცია. ეს ეფექტი საფუძვლად უდევს საველე ეფექტის ტრანზისტორების მუშაობას.

  ელექტრული ველის ძირითადი მოქმედება არის ძალის მოქმედება სტაციონარულ (დამკვირვებელთან შედარებით) ელექტრული დამუხტულ სხეულებზე ან ნაწილაკებზე. თუ დამუხტული სხეული სივრცეში ფიქსირდება, მაშინ ის არ აჩქარებს ძალის მოქმედებით. მაგნიტური ველი (ლორენცის ძალის მეორე კომპონენტი) ასევე ახდენს ძალას მოძრავ მუხტებზე.

  ელექტრული ველის დაკვირვება ყოველდღიურ ცხოვრებაში
  ელექტრული ველის შესაქმნელად აუცილებელია ელექტრული მუხტის შექმნა. შეიზილეთ რაიმე სახის დიელექტრიკი მატყლზე ან რაიმე მსგავსი, მაგალითად, პლასტმასის კალამი საკუთარ თმაზე. სახელურზე შეიქმნება მუხტი, მის გარშემო კი ელექტრული ველი. დამუხტული კალამი თავისკენ იზიდავს ქაღალდის პატარა ნარჩენებს. თუ უფრო დიდი სიგანის საგანს, მაგალითად, რეზინას, მატყლზე წაუსვით, მაშინ სიბნელეში შეგიძლიათ იხილოთ ელექტრული გამონადენის შედეგად წარმოქმნილი მცირე ნაპერწკლები.

  ელექტრული ველი ხშირად ჩნდება ტელევიზორის ეკრანთან, როდესაც ტელევიზორი ჩართულია ან გამორთულია. ეს ველი იგრძნობა მისი მოქმედებით მკლავებზე ან სახეზე თმებზე.

ყურადღება, მხოლოდ დღეს!

მოგეხსენებათ, გამტარების დამახასიათებელი თვისება ის არის, რომ ისინი ყოველთვის შეიცავს დიდი რაოდენობით მობილური მუხტის მატარებლებს, ანუ თავისუფალ ელექტრონებს ან იონებს.

დირიჟორის შიგნით, ეს მუხტის მატარებლები, ზოგადად რომ ვთქვათ, შემთხვევით მოძრაობენ. ამასთან, თუ დირიჟორში არის ელექტრული ველი, მაშინ მათი მოწესრიგებული მოძრაობა ელექტრული ძალების მოქმედების მიმართულებით ექვემდებარება მატარებლების ქაოტურ მოძრაობას. მობილური მუხტის მატარებლების ეს მიმართული მოძრაობა გამტარში ველის გავლენის ქვეშ ყოველთვის ხდება ისე, რომ გამტარის შიგნით ველი სუსტდება. ვინაიდან დირიჟორში მობილური მუხტის მატარებლების რაოდენობა დიდია, ლითონი შეიცავს თავისუფალი ელექტრონების წესრიგს), მათი მოძრაობა ველის მოქმედების ქვეშ ხდება მანამ, სანამ გამტარის შიგნით ველი მთლიანად გაქრება. მოდით გავარკვიოთ უფრო დეტალურად, თუ როგორ ხდება ეს.

ლითონის გამტარი, რომელიც შედგება ერთმანეთთან მჭიდროდ დაჭერილი ორი ნაწილისგან, მოთავსდეს გარე ელექტრულ ველში E (ნახ. 15.13). ამ გამტარში თავისუფალ ელექტრონებს ზემოქმედებენ ველის ძალები, რომლებიც მიმართულია მარცხნივ, ანუ ველის სიძლიერის ვექტორის საპირისპიროდ. (ახსნით რატომ.) ამ ძალების მიერ ელექტრონების გადაადგილების შედეგად გამტარის მარჯვენა ბოლოზე დადებითი მუხტების სიჭარბე ჩნდება, მარცხენა ბოლოზე კი ელექტრონების სიჭარბე. ამრიგად, გამტარის ბოლოებს შორის წარმოიქმნება შიდა ველი (გადაადგილებული მუხტების ველი), რომელიც ნახ. 15.13 ნაჩვენებია წერტილოვანი ხაზებით. შიგნით

დირიჟორი, ეს ველი მიმართულია გარესაკენ და გამტარის შიგნით დარჩენილი ყოველი თავისუფალი ელექტრონი მოქმედებს მარჯვნივ მიმართული ძალით.

თავდაპირველად, ძალა უფრო მეტია ვიდრე ძალა და მათი შედეგი მიმართულია მარცხნივ. ამრიგად, დირიჟორის შიგნით ელექტრონები აგრძელებენ მარცხნივ გადაადგილებას და შიდა ველი თანდათან იზრდება. როდესაც საკმარისი თავისუფალი ელექტრონები გროვდება გამტარის მარცხენა ბოლოში (ისინი მაინც შეადგენენ მათი საერთო რაოდენობის უმნიშვნელო ნაწილს), ძალა ხდება ძალის ტოლი და მათი შედეგი იქნება ნულის ტოლი. ამის შემდეგ, გამტარის შიგნით დარჩენილი თავისუფალი ელექტრონები მხოლოდ შემთხვევით გადაადგილდებიან. ეს ნიშნავს, რომ დირიჟორის შიგნით ველის სიძლიერე ნულის ტოლია, ანუ გამტარის შიგნით ველი გაქრა.

ასე რომ, როდესაც გამტარი ელექტრულ ველში შედის, ის ელექტრიფიცირებულია ისე, რომ მის ერთ ბოლოზე წარმოიქმნება დადებითი მუხტი, მეორეზე კი იგივე სიდიდის უარყოფითი მუხტი. ასეთ ელექტრიფიკაციას ეწოდება ელექტროსტატიკური ინდუქცია ან ზემოქმედებით ელექტრიფიკაცია. გაითვალისწინეთ, რომ ამ შემთხვევაში გადანაწილდება მხოლოდ კონდუქტორის საკუთარი გადასახადები. ამიტომ, თუ ასეთი გამტარი ამოღებულია ველიდან, მისი დადებითი და უარყოფითი მუხტები კვლავ თანაბრად გადანაწილდება გამტარის მთელ მოცულობაზე და მისი ყველა ნაწილი გახდება ელექტრულად ნეიტრალური.

ადვილია იმის შემოწმება, რომ გავლენით ელექტრიფიცირებული გამტარის საპირისპირო ბოლოებზე მართლაც არის საპირისპირო ნიშნის თანაბარი მუხტები. ამ გამტარს ვყოფთ ორ ნაწილად (სურ. 15.13) და შემდეგ ვიღებთ მათ მინდვრიდან. გამტარის თითოეული ნაწილის ცალკე ელექტროსკოპთან შეერთებით დავრწმუნდებით, რომ ისინი დამუხტულია. (დაფიქრდით, როგორ შეგიძლიათ აჩვენოთ, რომ ეს მუხტები საპირისპირო ნიშნებია.) თუ ორ ნაწილს ისევ ისე დააკავშირებთ, რომ ისინი ერთ გამტარს წარმოადგენენ, აღმოვაჩენთ, რომ მუხტები განეიტრალებულია. ეს ნიშნავს, რომ შეერთებამდე გამტარის ორივე ნაწილზე მუხტები სიდიდით ერთნაირი იყო და ნიშნით საპირისპირო.

დრო, რომლის დროსაც გამტარი ელექტრიფიცირებულია გავლენით, იმდენად მოკლეა, რომ დირიჟორზე მუხტების ბალანსი თითქმის მყისიერად დგება. ამ შემთხვევაში, დაძაბულობა და, შესაბამისად, პოტენციური განსხვავება გამტარის შიგნით, ყველგან ხდება ნულის ტოლი. შემდეგ დირიჟორის შიგნით ნებისმიერი ორი წერტილისთვის, მიმართება

ამიტომ, როდესაც გამტარზე მუხტები წონასწორობაშია, მისი ყველა წერტილის პოტენციალი ერთნაირია. ეს ასევე ეხება გამტარს, რომელიც ელექტრიფიცირებულია დამუხტულ სხეულთან კონტაქტით. აიღეთ გამტარი ბურთი და მოათავსეთ მუხტი მის ზედაპირზე M წერტილში (სურ. 15.14). შემდეგ გამტარში მცირე ხნით ჩნდება ველი, ხოლო M წერტილში - გადაჭარბებული მუხტი. ამ სფეროს ძალების გავლენით

მუხტი თანაბრად ნაწილდება სფეროს მთელ ზედაპირზე, რაც იწვევს გამტარის შიგნით ველის გაქრობას.

ასე რომ, არ აქვს მნიშვნელობა როგორ ელექტრიფიცირებულია გამტარი, როდესაც მუხტები წონასწორობაშია, გამტარის შიგნით არ არის ველი და გამტარის ყველა წერტილის პოტენციალი ერთნაირია (გამტარის შიგნითაც და ზედაპირზეც). ამავდროულად, ელექტრიფიცირებული გამტარის გარეთ ველი, რა თქმა უნდა, არსებობს და მისი დაძაბულობის ხაზები ნორმალურია (პერპენდიკულარული) დირიჟორის ზედაპირზე. ეს ჩანს შემდეგი დისკუსიიდან. თუ დაძაბულობის ხაზი სადღაც დახრილი იყო გამტარის ზედაპირისკენ (ნახ. 15.15), მაშინ მუხტზე მოქმედი ძალა ზედაპირის ამ წერტილში შეიძლება დაიშალა კომპონენტებად, შემდეგ კი ძალის მოქმედებით მიმართული ძალის გასწვრივ. ზედაპირზე, მუხტები გადაადგილდებიან გამტარის ზედაპირის გასწვრივ, რაც, თუ არ იქნება მუხტების წონასწორობა. ამიტომ, როდესაც გამტარზე მუხტები წონასწორობაშია, მისი ზედაპირი არის თანაბარი პოტენციური ზედაპირი.

თუ დამუხტული გამტარის შიგნით არ არის ველი, მაშინ მასში მუხტების მოცულობის სიმკვრივე (ელექტროენერგიის რაოდენობა ერთეულ მოცულობაზე) ყველგან უნდა იყოს ნული.

მართლაც, თუ გამტარის რომელიმე მცირე მოცულობაში იყო მუხტი, მაშინ ამ მოცულობის გარშემო ელექტრული ველი იარსებებდა.

საველე თეორიაში დადასტურებულია, რომ წონასწორობის დროს, ელექტრიფიცირებული გამტარის მთელი ჭარბი მუხტი მდებარეობს მის ზედაპირზე. ეს ნიშნავს, რომ ამ გამტარის მთლიანი ინტერიერი შეიძლება მოიხსნას და არაფერი შეიცვლება მის ზედაპირზე მუხტების მოწყობაში. მაგალითად, თუ თანაბრად ელექტრიფიცირებთ თანაბარი ზომის ორ ცალკეულ მეტალის ბურთულას, რომელთაგან ერთი მყარია, მეორე კი ღრუ, მაშინ ბურთების გარშემო ველები იგივე იქნება. მ.ფარადეიმ ეს პირველად ექსპერიმენტულად დაამტკიცა.

ასე რომ, თუ ღრუ გამტარი მოთავსებულია ელექტრულ ველში ან ელექტრიფიცირებულია დამუხტულ სხეულთან კონტაქტით, მაშინ

როდესაც მუხტები წონასწორობაშია, ღრუს შიგნით ველი არ იარსებებს. ეს არის ელექტროსტატიკური დაცვის საფუძველი. თუ მოწყობილობა მოთავსებულია ლითონის კორპუსში, მაშინ გარე ელექტრული ველები არ შეაღწევს კორპუსის შიგნით, ანუ ასეთი მოწყობილობის მოქმედება და წაკითხვა არ იქნება დამოკიდებული გარე ელექტრული ველების არსებობასა და ცვლილებაზე.

ახლა გავარკვიოთ, თუ როგორ მდებარეობს მუხტები გამტარის გარე ზედაპირზე. ორ საიზოლაციო სახელურზე აიღეთ ლითონის ბადე, რომელზედაც დამაგრებულია ქაღალდის ფურცლები (სურ. 15.16). თუ ბადეს დატენავთ და შემდეგ გაჭიმავთ (სურ. 15.16, ა), მაშინ ბადის ორივე მხარეს ფოთლები გაიფანტება. თუ ბადე რგოლშია მოხრილი, მაშინ მხოლოდ ბადის გარე მხარეს ფოთლები გადახრილია (სურ. 15.16, ბ). ბადის სხვა დახრის მიცემით, შეიძლება დარწმუნდეთ, რომ მუხტები განლაგებულია მხოლოდ ზედაპირის ამოზნექილ მხარეს, ხოლო იმ ადგილებში, სადაც ზედაპირი უფრო მრუდია (მრუდის უფრო მცირე რადიუსი), უფრო მეტი მუხტი გროვდება.

ამრიგად, მუხტი თანაბრად ნაწილდება მხოლოდ სფერული გამტარის ზედაპირზე. გამტარის თვითნებური ფორმის შემთხვევაში, ზედაპირული მუხტის სიმკვრივე და, შესაბამისად, გამტარის ზედაპირთან ველის სიძლიერე უფრო დიდია იქ, სადაც ზედაპირის გამრუდება მეტია. მუხტის სიმკვრივე განსაკუთრებით მაღალია გამტარის გამონაზარდებზე და კიდეებზე (სურ. 15.17). ამის დამოწმება შესაძლებელია ელექტრიფიცირებული გამტარის სხვადასხვა წერტილზე ზონდით, შემდეგ კი ელექტროსკოპის შეხებით. ელექტრიფიცირებული გამტარი, რომელსაც აქვს ქულები ან აღჭურვილია წერტილით, სწრაფად კარგავს თავის მუხტს. ამიტომ გამტარს, რომელზედაც მუხტი დიდხანს უნდა ინახებოდეს, არ უნდა ჰქონდეს ქულები.

(დაფიქრდით, რატომ მთავრდება ელექტროსკოპის ღერო ბურთით.)