ELECTROSTATIC FIELD

electrostatic field singil sa pagsubok q0

tensyon

, (4)

, . (5)

mga linya ng puwersa

ANG GAWAIN NG MGA PWERSA NG ELECTROSTATIC FIELD. POTENSYAL

Ang isang electric field, tulad ng isang gravitational, ay potensyal. Yung. ang gawaing ginagampanan ng mga puwersang electrostatic ay hindi nakasalalay sa kung aling ruta ang singil q ay inilipat sa electric field mula sa punto 1 hanggang sa punto 2. Ang gawaing ito ay katumbas ng pagkakaiba sa mga potensyal na enerhiya na mayroon ang inilipat na singil sa inisyal at huling mga punto ng field:

A 1,2 \u003d W 1 - W 2. (7)

Maaari itong ipakita na ang potensyal na enerhiya ng isang singil q ay direktang proporsyonal sa magnitude ng singil na ito. Samakatuwid, bilang katangian ng enerhiya ng electrostatic field, ang ratio ng potensyal na enerhiya ng isang test charge q 0 na inilagay sa anumang punto ng field sa halaga ng charge na ito ay ginagamit:

Ang halagang ito ay ang dami ng potensyal na enerhiya sa bawat yunit ng positibong singil at tinatawag potensyal sa larangan V ibinigay na punto. [φ] = J / C = V (Volt).

Kung ipagpalagay natin na kapag ang charge q 0 ay inalis sa infinity (r → ∞), ang potensyal na enerhiya nito sa larangan ng charge q ay naglalaho, kung gayon ang potensyal ng field ng isang point charge q sa layo r mula dito:

. (9)

Kung ang patlang ay nilikha ng isang sistema ng mga singil sa punto, kung gayon ang potensyal ng nagresultang patlang ay katumbas ng algebraic (kabilang ang mga palatandaan) na kabuuan ng mga potensyal ng bawat isa sa kanila:

. (10)

Mula sa kahulugan ng potensyal (8) at expression (7), ang gawaing ginawa ng mga puwersa ng electrostatic field upang ilipat ang singil mula sa

point 1 hanggang point 2 ay maaaring kinakatawan bilang:

KURYENTE SA MGA GASE

NON-SELF GAS DISCHARGE

Ang mga gas sa hindi masyadong mataas na temperatura at sa mga pressure na malapit sa atmospheric ay mahusay na mga insulator. Kung inilagay sa isang tuyo hangin sa atmospera, isang sisingilin na electrometer, kung gayon ang singil nito ay nananatiling hindi nagbabago sa loob ng mahabang panahon. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga gas sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay binubuo ng mga neutral na atomo at molekula at hindi naglalaman ng mga libreng singil (mga electron at ions). Ang isang gas ay nagiging konduktor ng kuryente lamang kapag ang ilan sa mga molekula nito ay na-ionize. Para sa ionization, ang gas ay dapat na malantad sa ilang uri ng ionizer: halimbawa, isang electric discharge, x-ray, radiation o UV radiation, apoy ng kandila, atbp. (sa huling kaso, ang electrical conductivity ng gas ay sanhi ng pag-init).

Kapag ang mga gas ay na-ionize, ang isa o higit pang mga electron ay inilalabas mula sa panlabas na shell ng elektron ng isang atom o molekula, na humahantong sa pagbuo ng mga libreng electron at mga positibong ion. Ang mga electron ay maaaring ikabit sa mga neutral na molekula at atomo, na nagiging mga negatibong ion. Samakatuwid, sa isang ionized gas mayroong positibo at negatibong sisingilin na mga ion at libreng electron. E Ang electric current sa mga gas ay tinatawag na gas discharge. Kaya, ang kasalukuyang sa mga gas ay nilikha ng mga ions ng parehong mga palatandaan at mga electron. Ang isang paglabas ng gas na may tulad na mekanismo ay sasamahan ng paglipat ng bagay, i.e. Ang mga ionized na gas ay mga conductor ng pangalawang uri.

Upang mapunit ang isang elektron mula sa isang molekula o atom, kinakailangan na magsagawa ng isang tiyak na gawain A at, i.e. gumastos ng kaunting enerhiya. Ang enerhiya na ito ay tinatawag enerhiya ng ionization , na ang mga halaga para sa mga atom ng iba't ibang mga sangkap ay nasa loob ng 4÷25 eV. Sa dami, ang proseso ng ionization ay karaniwang nailalarawan sa pamamagitan ng tinatawag na dami potensyal ng ionization :

Kasabay ng proseso ng ionization sa isang gas, palaging may reverse process - ang proseso ng recombination: positive at negative ions o positive ions at electron, meeting, recombine sa isa't isa para makabuo ng neutral atoms at molecules. Ang mas maraming mga ion ay lumilitaw sa ilalim ng pagkilos ng ionizer, mas matindi ang proseso ng recombination.

Sa mahigpit na pagsasalita, ang electrical conductivity ng isang gas ay hindi kailanman katumbas ng zero, dahil palagi itong naglalaman ng mga libreng singil na nagreresulta mula sa pagkilos ng radiation mula sa mga radioactive substance na naroroon sa ibabaw ng Earth, gayundin mula sa cosmic radiation. Ang intensity ng ionization sa ilalim ng pagkilos ng mga salik na ito ay mababa. Ang bahagyang electrical conductivity ng hangin na ito ay ang sanhi ng pagtagas ng mga singil ng mga electrified body, kahit na ang mga ito ay mahusay na insulated.

Ang likas na katangian ng paglabas ng gas ay tinutukoy ng komposisyon ng gas, temperatura at presyon nito, mga sukat, pagsasaayos at materyal ng mga electrodes, pati na rin ang inilapat na boltahe at kasalukuyang density.

Isaalang-alang natin ang isang circuit na naglalaman ng gas gap (Fig.), na napapailalim sa tuluy-tuloy, pare-pareho sa intensity na pagkilos ng isang ionizer. Bilang resulta ng pagkilos ng ionizer, ang gas ay nakakakuha ng ilang electrical conductivity at ang kasalukuyang ay dadaloy sa circuit. Ipinapakita ng Figure ang mga katangian ng kasalukuyang boltahe (dependence ng kasalukuyang sa inilapat na boltahe) para sa dalawang ionizer. Pagganap
(ang bilang ng mga pares ng ion na ginawa ng ionizer sa gas gap sa 1 segundo) ng pangalawang ionizer ay mas malaki kaysa sa una. Ipagpalagay namin na ang pagganap ng ionizer ay pare-pareho at katumbas ng n 0 . Sa isang hindi masyadong mababang presyon, halos lahat ng mga nahati na electron ay nakukuha ng mga neutral na molekula, na bumubuo ng mga negatibong sisingilin na mga ion. Isinasaalang-alang ang recombination, ipinapalagay namin na ang mga konsentrasyon ng mga ions ng parehong mga palatandaan ay pareho at katumbas ng n. Ang average na drift velocities ng mga ions ng iba't ibang mga palatandaan sa isang electric field ay iba: , . Ang b - at b + ay ang mobility ng mga gas ions. Ngayon para sa rehiyon I, isinasaalang-alang ang (5), maaari naming isulat:

Tulad ng makikita, sa rehiyon I, na may pagtaas ng boltahe, ang kasalukuyang pagtaas, dahil ang pagtaas ng bilis ng drift. Ang bilang ng mga pares ng recombining ions ay bababa habang tumataas ang kanilang bilis.

Rehiyon II - kasalukuyang rehiyon ng saturation - lahat ng mga ion na nilikha ng ionizer ay umaabot sa mga electrodes nang hindi nagkakaroon ng oras upang muling pagsamahin. Saturation kasalukuyang density

j n = q n 0 d, (28)

kung saan ang d ay ang lapad ng gas gap (ang distansya sa pagitan ng mga electrodes). Tulad ng makikita mula sa (28), ang saturation current ay isang sukatan ng ionizing effect ng ionizer.

Sa isang boltahe na mas malaki kaysa sa U p p (rehiyon III), ang bilis ng mga electron ay umabot sa isang halaga na, kapag nagbabanggaan sa mga neutral na molekula, nagagawa nilang magdulot ng impact ionization. Bilang resulta, ang karagdagang Isang 0 pares ng mga ion ay nabuo. Ang halaga A ay tinatawag na gas amplification factor . Sa rehiyon III, ang koepisyent na ito ay hindi nakasalalay sa n 0, ngunit nakasalalay sa U. Kaya. ang singil na umaabot sa mga electrodes sa pare-parehong U ay direktang proporsyonal sa pagganap ng ionizer - n 0 at boltahe U. Para sa kadahilanang ito, ang rehiyon III ay tinatawag na proporsyonal na rehiyon. U pr - proportionality threshold. Ang gas amplification factor A ay may mga halaga mula 1 hanggang 10 4 .

Sa rehiyon IV, ang rehiyon ng bahagyang proporsyonalidad, ang nakuha ng gas ay nagsisimulang umasa sa n 0. Ang pag-asa na ito ay tumataas sa pagtaas ng U. Ang kasalukuyang pagtaas nang husto.

Sa hanay ng boltahe 0 ÷ U g, ang kasalukuyang nasa gas ay umiiral lamang kapag gumagana ang ionizer. Kung ang pagkilos ng ionizer ay tumigil, pagkatapos ay ang paglabas ay hihinto din. Ang mga discharge na umiiral lamang sa ilalim ng pagkilos ng mga panlabas na ionizer ay tinatawag na hindi nakapagpapanatili sa sarili.

Ang boltahe U g ay ang threshold ng rehiyon, ang rehiyon ng Geiger, na tumutugma sa estado kapag ang proseso sa gas gap ay hindi nawawala kahit na matapos ang ionizer ay naka-off, i.e. ang discharge ay nakakakuha ng katangian ng isang independiyenteng paglabas. Ang mga pangunahing ion ay nagbibigay lamang ng lakas sa paglitaw ng isang paglabas ng gas. Sa rehiyong ito, nakuha ko na ang kakayahang mag-ionize ng napakalaking mga ion ng parehong mga palatandaan. Ang magnitude ng kasalukuyang ay hindi nakasalalay sa n 0 .

Sa lugar VI, ang boltahe ay napakataas na ang paglabas, kapag nangyari ito, ay hindi na tumitigil - ang lugar ng tuluy-tuloy na paglabas.

INDEPENDENT GAS DISCHARGE AT MGA URI NITO

Ang paglabas sa gas, na nagpapatuloy pagkatapos ng pagwawakas ng pagkilos ng panlabas na ionizer, ay tinatawag na independiyente.

Isaalang-alang natin ang mga kondisyon para sa paglitaw ng isang independiyenteng paglabas. Sa mataas na boltahe (mga rehiyon V–VI), ang mga electron na lumabas sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na ionizer at malakas na pinabilis ng isang electric field ay bumangga sa mga neutral na molekula ng gas at nag-ionize sa kanila. Bilang resulta, nabuo ang mga pangalawang electron at positibong ion. (proseso 1 sa Fig. 158). Ang mga positibong ion ay lumilipat patungo sa katod at ang mga electron ay lumilipat patungo sa anode. Ang mga pangalawang electron ay muling nag-ionize ng mga molekula ng gas, at, dahil dito, ang kabuuang bilang ng mga electron at ion ay tataas habang ang mga electron ay lumilipat patungo sa anode tulad ng isang avalanche. Ito ang dahilan ng pagtaas ng electric current (tingnan ang Fig. area V). Ang inilarawang proseso ay tinatawag na impact ionization.

Gayunpaman, ang impact ionization sa ilalim ng pagkilos ng mga electron ay hindi sapat upang mapanatili ang discharge kapag ang panlabas na ionizer ay tinanggal. Para sa mga ito, ito ay kinakailangan na ang mga electron avalanches ay "reproduced", ibig sabihin, na ang mga bagong electron ay lumabas sa gas sa ilalim ng impluwensya ng ilang mga proseso. Ang ganitong mga proseso ay ipinapakita sa eskematiko sa Fig. 158: Ang mga positibong ion ay pinabilis ng field, na tumama sa katod, nagpatumba ng mga electron mula dito (proseso 2); Ang mga positibong ion, na nagbabanggaan sa mga molekula ng gas, ay inililipat ang mga ito sa isang nasasabik na estado, ang paglipat ng naturang mga molekula sa normal na estado ay sinamahan ng paglabas ng isang photon (proseso 3); Ang isang photon na hinihigop ng isang neutral na molekula ay nag-ionize nito, ang tinatawag na proseso ng photon ionization ng mga molekula ay nangyayari (proseso 4); Pagpapatumba ng mga electron mula sa katod sa ilalim ng pagkilos ng mga photon (proseso 5).

Sa wakas, sa mga makabuluhang boltahe sa pagitan ng mga electrodes ng gas gap, darating ang isang sandali kapag ang mga positibong ion, na may mas maikling ibig sabihin ng libreng landas kaysa sa mga electron, ay nakakakuha ng sapat na enerhiya upang ma-ionize ang mga molekula ng gas (proseso 6), at ang mga avalanch ng ion ay sumugod sa negatibong plato. Kapag, bilang karagdagan sa mga pag-avalanch ng elektron, ang mga avalanch ng ion ay bumangon din, ang kasalukuyang lakas ay tumataas nang halos walang pagtaas sa boltahe (rehiyon VI sa Fig.).

Bilang resulta ng mga prosesong inilarawan, ang bilang ng mga ions at electron sa dami ng gas ay tumataas tulad ng isang avalanche, at ang paglabas ay nagiging independyente, ibig sabihin, nagpapatuloy ito kahit na matapos ang pagkilos ng panlabas na ionizer ay natapos. Ang boltahe kung saan nangyayari ang self-discharge ay tinatawag na breakdown voltage. Para sa hangin, ito ay humigit-kumulang 30,000 volts para sa bawat sentimetro ng distansya.

Depende sa presyon ng gas, ang pagsasaayos ng mga electrodes, at ang mga parameter ng panlabas na circuit, maaari nating pag-usapan ang apat na uri ng independiyenteng discharge: glow, spark, arc, at corona.

1. Nauusok na discharge. Nangyayari sa mababang presyon. Kung sa mga electrodes na ibinebenta sa isang glass tube na 30 ÷ 50 cm ang haba, ilapat patuloy na presyon ilang daang volt, unti-unting nagbobomba ng hangin palabas ng tubo, pagkatapos ay sa presyon na ≈ 5.3 ÷ 6.7 kPa, ang paglabas ay nangyayari sa anyo ng isang maliwanag na mapula-pula na paikot-ikot na kurdon mula sa cathode patungo sa anode. Sa isang karagdagang pagbaba sa presyon, ang kurdon ay lumalapot, at sa isang presyon ng ≈ 13 Pa, ang paglabas ay may anyo na ipinakita sa eskematiko sa Fig.

Direktang katabi ng cathode ay isang manipis na maliwanag na layer 1 - ang unang cathode glow, o isang cathode film, pagkatapos ay sumusunod sa isang madilim na layer 2 - isang katod na madilim na espasyo, na dumadaan pa sa isang maliwanag na layer 3 - isang nagbabagang glow na may matalim na hangganan sa gilid ng katod, unti-unting nawawala mula sa gilid ng anode. Ito ay nagmumula sa recombination ng mga electron na may mga positibong ion. Ang nagbabagang glow ay napapaligiran ng isang madilim na puwang 4 - Faraday dark space, na sinusundan ng isang column ng ionized luminous gas 5 - isang positibong column. Ang positibong column ay walang makabuluhang papel sa pagpapanatili ng discharge. Halimbawa, habang ang distansya sa pagitan ng mga electrodes ng tubo ay bumababa, ang haba nito ay umiikli, habang ang mga bahagi ng cathode ng discharge ay nananatiling hindi nagbabago sa hugis at sukat. Sa isang glow discharge, dalawa lang sa mga bahagi nito ang partikular na mahalaga para sa pagpapanatili nito: ang cathode dark space at ang glow glow. Sa madilim na espasyo ng cathode, nangyayari ang isang malakas na acceleration ng mga electron at positive ions, na nagpapaalis ng mga electron mula sa cathode (pangalawang paglabas). Sa nagbabagang rehiyon, gayunpaman, ang epekto ng ionization ng mga molekula ng gas sa pamamagitan ng mga electron ay nangyayari. Ang mga positibong ions na nabuo sa kasong ito ay nagmamadali sa katod at pinatumba ang mga bagong electron mula dito, na, sa turn, ay muling nag-ionize ng gas, atbp. Sa ganitong paraan, ang isang glow discharge ay patuloy na pinananatili.

Sa karagdagang paglisan ng tubo sa presyon na ≈ 1.3 Pa, humihina ang glow ng gas at ang mga dingding ng tubo ay nagsisimulang lumiwanag. Ang mga electron na na-knock out sa cathode ng mga positive ions ay bihirang bumangga sa mga molekula ng gas sa ganoong rarefaction at samakatuwid, pinabilis ng field, na tumama sa salamin, nagiging sanhi ng glow nito, ang tinatawag na cathodoluminescence. Ang daloy ng mga electron na ito sa kasaysayan ay tinatawag na cathode ray.

Ang glow discharge ay malawakang ginagamit sa teknolohiya. Dahil ang glow ng positibong column ay may kulay na katangian ng bawat gas, ginagamit ito sa mga gas-light tubes para sa maliwanag na mga inskripsiyon at advertisement (halimbawa, ang mga neon discharge tubes ay nagbibigay ng pulang glow, argon tubes - bluish-green). Sa mga fluorescent lamp, na mas matipid kaysa sa mga incandescent lamp, ang glow discharge radiation na nagaganap sa mercury vapor ay hinihigop ng isang fluorescent substance (phosphor) na idineposito sa panloob na ibabaw ng tubo, na nagsisimulang kumikinang sa ilalim ng impluwensya ng absorbed radiation. Ang luminescence spectrum na may naaangkop na seleksyon ng mga phosphor ay malapit sa spectrum ng solar radiation. Ang glow discharge ay ginagamit para sa cathode deposition ng mga metal. Ang cathode substance sa isang glow discharge dahil sa pambobomba ng mga positibong ion, na malakas na pinainit, ay pumasa sa isang estado ng singaw. Sa pamamagitan ng paglalagay ng iba't ibang mga bagay malapit sa katod, maaari silang matakpan ng isang pare-parehong layer ng metal.

2. Spark discharge. Nangyayari sa mataas na stress electric field.(≈ 3 10 6 V/m) sa isang gas sa ilalim ng atmospheric pressure. Ang spark ay may hitsura ng isang maliwanag na maliwanag na manipis na channel, hubog at branched sa isang kumplikadong paraan.

Ang paliwanag ng paglabas ng spark ay ibinibigay batay sa teorya ng streamer, ayon sa kung saan ang hitsura ng isang maliwanag na maliwanag na spark channel ay nauuna sa pamamagitan ng paglitaw ng mahinang maliwanag na mga akumulasyon ng ionized gas. Ang mga kumpol na ito ay tinatawag na mga streamer. Ang mga streamer ay lumitaw hindi lamang bilang isang resulta ng pagbuo ng mga electron avalanches sa pamamagitan ng impact ionization, kundi pati na rin bilang isang resulta ng photon ionization ng gas. Ang mga avalanches, na naghahabol sa isa't isa, ay bumubuo ng mga tulay ng mga streamer, kung saan, sa mga susunod na sandali ng oras, ang malalakas na daloy ng mga electron ay dumadaloy, na bumubuo ng mga spark discharge channel. Dahil sa pagpapalabas ng isang malaking halaga ng enerhiya sa panahon ng isinasaalang-alang na mga proseso, ang gas sa spark gap ay pinainit sa isang napakataas na temperatura (mga 10 4 K), na humahantong sa glow nito. Ang mabilis na pag-init ng gas ay humahantong sa pagtaas ng presyon at mga shock wave, na nagpapaliwanag sa mga sound effect ng isang spark discharge - ang katangian na pagkaluskos sa mahinang paglabas at malakas na kulog sa kaso ng kidlat, na isang halimbawa ng isang malakas na spark discharge sa pagitan ng thundercloud at ng Earth o sa pagitan ng dalawang thunderclouds.

Ang spark discharge ay ginagamit upang pag-apoy ang nasusunog na timpla sa mga panloob na combustion engine at upang protektahan ang mga linya ng paghahatid ng kuryente mula sa mga surge (spark gaps). Sa maliit na haba ng discharge gap, ang spark discharge ay nagdudulot ng pagkasira (erosion) ng ibabaw ng metal; samakatuwid, ito ay ginagamit para sa electrospark precision machining ng mga metal (pagputol, pagbabarena). Ito ay ginagamit sa spectral analysis upang irehistro ang mga sisingilin na particle (spark counters).

3. Paglabas ng arko. Kung, pagkatapos ng pag-aapoy ng isang spark discharge mula sa isang malakas na mapagkukunan, ang distansya sa pagitan ng mga electrodes ay unti-unting nabawasan, kung gayon ang paglabas ay nagiging tuluy-tuloy - nangyayari ang isang arc discharge. Sa kasong ito, ang kasalukuyang lakas ay tumataas nang husto, na umaabot sa daan-daang amperes, at ang boltahe sa buong discharge gap ay bumaba sa ilang sampu-sampung volts. Ang isang arc discharge ay maaaring makuha mula sa isang mababang pinagmumulan ng boltahe na lumalampas sa yugto ng spark. Upang gawin ito, ang mga electrodes (halimbawa, mga carbon) ay pinagsama-sama hanggang sa sila ay hawakan, sila ay naging napakainit electric shock, pagkatapos ay pinalaki sila at nakuha ang isang electric arc (ito ay kung paano ito natuklasan ng Russian scientist na si V.V. Petrov). Sa presyon ng atmospera, ang temperatura ng katod ay humigit-kumulang katumbas ng 3900 K. Habang nasusunog ang arko, ang carbon cathode ay tumatalas, at ang isang depresyon ay nabubuo sa anode - isang bunganga, na siyang pinakamainit na punto ng arko.

Ayon sa mga modernong konsepto, ang arc discharge ay pinananatili dahil sa mataas na temperatura ng katod dahil sa matinding thermionic emission, pati na rin ang thermal ionization ng mga molekula dahil sa mataas na temperatura gas.

Ang arc discharge ay malawakang ginagamit sa Pambansang ekonomiya para sa hinang at pagputol ng mga metal, pagkuha ng mataas na kalidad na bakal (arc furnace), pag-iilaw (spotlight, projection equipment). Ang mga arc lamp na may mercury electrodes sa quartz cylinders ay malawakang ginagamit din, kung saan ang arc discharge ay nangyayari sa mercury vapor kapag ang hangin ay nabomba palabas. Ang arko na nabuo sa mercury vapor ay isang malakas na pinagmumulan ng ultraviolet radiation at ginagamit sa medisina (halimbawa, mga lampara ng kuwarts). Arc discharge sa mababang presyon sa mercury vapor ay ginagamit sa mercury rectifier para itama ang alternating current.

4. paglabas ng corona - mataas na boltahe na paglabas ng kuryente na nangyayari sa mataas (halimbawa, atmospheric) na presyon sa isang hindi magkakatulad na patlang (halimbawa, malapit sa mga electrodes na may malaking curvature ng ibabaw, ang dulo ng isang electrode ng karayom). Kapag ang lakas ng field na malapit sa dulo ay umabot sa 30 kV/cm, lumilitaw ang isang mala-corona na glow sa paligid nito, na siyang dahilan ng pangalan ng ganitong uri ng discharge.

Depende sa tanda ng corona electrode, ang isang negatibo o positibong corona ay nakikilala. Sa kaso ng isang negatibong korona, ang paggawa ng mga electron na nagdudulot ng epekto ng ionization ng mga molekula ng gas ay nangyayari dahil sa kanilang paglabas mula sa katod sa ilalim ng pagkilos ng mga positibong ion, sa kaso ng isang positibong korona, dahil sa gas ionization malapit sa anode. SA vivo ang corona ay nangyayari sa ilalim ng impluwensya ng kuryente sa atmospera sa mga tuktok ng mga palo ng mga barko o mga puno (ang pagkilos ng mga pamalo ng kidlat ay batay dito). Ang kababalaghang ito ay tinawag noong unang panahon na apoy ng St. Elmo. Mapanganib na pagkilos corona sa paligid ng mga wire ng mataas na boltahe na mga linya ng kuryente ay ang paglitaw ng mga tumutulo na alon. Upang mabawasan ang mga ito, ang mga wire ng mataas na boltahe na linya ay ginawang makapal. Ang paglabas ng corona, na hindi nagpapatuloy, ay nagiging pinagmumulan din ng interference sa radyo.

Ang paglabas ng corona ay ginagamit sa mga electrostatic precipitator na ginagamit upang linisin ang mga pang-industriyang gas mula sa mga impurities. Ang gas na lilinisin ay gumagalaw mula sa ibaba hanggang sa itaas sa isang patayong silindro, kasama ang axis kung saan matatagpuan ang isang corona wire. Ang mga ion ay nasa sa malaking bilang sa panlabas na bahagi ng korona, ang mga impurities ay naninirahan sa mga particle at dinadala ng field sa panlabas na non-corona electrode at tumira dito. Ginagamit din ang paglabas ng corona sa paglalagay ng mga pulbos at pintura na patong.

ELECTROSTATIC FIELD

POWER LINES NG ELECTRIC FIELD

Ayon sa mga konsepto ng modernong pisika, ang epekto ng isang singil sa isa pa ay ipinapadala sa pamamagitan ng electrostatic field - isang espesyal na walang katapusang pagpapalawak ng materyal na kapaligiran na nilikha ng bawat sinisingil na katawan sa paligid mismo. Ang mga electrostatic field ay hindi matukoy ng mga pandama ng tao. Gayunpaman, ang isang direktang puwersa ay kumikilos sa isang singil na inilagay sa isang patlang proporsyonal sa halaga pagsingil na ito. kasi ang direksyon ng puwersa ay nakasalalay sa pag-sign ng singil, napagkasunduan na gamitin ang tinatawag na singil sa pagsubok q0. Ito ay isang positibong, point charge, na inilalagay sa punto ng interes sa amin sa electric field. Alinsunod dito, ipinapayong gamitin ang ratio ng puwersa sa halaga ng singil sa pagsubok q 0 bilang isang katangian ng puwersa ng patlang:

Ang pare-parehong ito para sa bawat punto ng field ay isang vector quantity na katumbas ng puwersang kumikilos sa isang unit, ang positive charge ay tinatawag tensyon . Para sa field ng isang point charge q sa layo r mula dito:

, (4)

Ang direksyon ng vector ay tumutugma sa direksyon ng puwersa na kumikilos sa singil sa pagsubok. [E] = N / C o V / m.

Sa isang dielectric medium, ang puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga singil, at samakatuwid ang lakas ng field, ay bumababa ng ε beses:

, . (5)

Kapag ang ilang mga electrostatic na field ay nakapatong sa isa't isa, ang nagresultang lakas ay tinutukoy bilang ang vector sum ng mga lakas ng bawat isa sa mga field (superposition principle):

Sa graphically, ang pamamahagi ng electric field sa espasyo ay inilalarawan gamit mga linya ng puwersa . Ang mga linyang ito ay iginuhit upang ang mga tangent sa kanila sa anumang punto ay nag-tutugma sa. Nangangahulugan ito na ang vector ng puwersa na kumikilos sa singil, at samakatuwid ang vector ng acceleration nito, ay namamalagi din sa mga tangent sa mga linya ng puwersa, na hindi kailanman at wala kahit saan magsalubong. Ang mga linya ng puwersa ng isang electrostatic field ay hindi maaaring sarado. Nagsisimula sila sa positibo at nagtatapos sa mga negatibong singil o pumunta sa infinity.

Ang mga linya ng electric field ay may simula at dulo. Nagsisimula sila sa mga positibong singil at nagtatapos sa mga negatibo.

Ang mga linya ng puwersa ng electric field ay palaging patayo sa ibabaw ng konduktor.

· Tinutukoy ng distribusyon ng mga linya ng electric field ang katangian ng field. Ang patlang ay maaaring radial(kung ang mga linya ng puwersa ay lumabas sa isang punto o nagtatagpo sa isang punto), homogenous(kung ang mga linya ng puwersa ay parallel) at magkakaiba(kung ang mga linya ng puwersa ay hindi parallel).

20) Ipinaaalala ko sa iyo na ito ang mga katangian ng enerhiya ng electric field.

Ang potensyal ng electric field sa anumang punto ay tinukoy bilang

.

at katumbas ng potensyal na enerhiya ng isang unit charge na ipinapasok sa isang partikular na punto ng field.

Kung ang singil ay inilipat sa field mula sa punto 1 hanggang sa punto 2, kung gayon ang isang potensyal na pagkakaiba ay lumitaw sa pagitan ng mga puntong ito

.

Ang kahulugan ng potensyal na pagkakaiba: ay ang gawain ng isang electric field upang ilipat ang isang singil mula sa isang punto patungo sa isa pa.

Ang field potential ay maaari ding bigyang kahulugan sa mga tuntunin ng trabaho. Kung ang v.2 ay nasa infinity, kung saan walang field (), kung gayon ay ang gawain ng field upang ilipat ang singil mula sa isang naibigay na punto patungo sa infinity. Ang potensyal ng patlang na nilikha ng isang pagsingil ay kinakalkula bilang .

Ang mga ibabaw, sa bawat punto kung saan pareho ang mga potensyal na patlang, ay tinatawag na mga equipotential na ibabaw. Sa larangan ng dipole, ang mga potensyal na ibabaw ay ipinamamahagi tulad ng sumusunod:

Ang potensyal ng patlang na nabuo ng ilang mga singil ay kinakalkula ayon sa prinsipyo ng superposisyon: .

a) Pagkalkula ng potensyal sa punto A, na hindi matatagpuan sa axis ng dipole:

Hanapin natin mula sa tatsulok ( ). Malinaw, . kaya lang At .

.

b) Sa pagitan ng mga punto A at B, katumbas ng distansya mula sa dipole sa layo

() ang potensyal na pagkakaiba ay tinukoy bilang (tinatanggap namin nang walang patunay, na makikita mo sa aklat-aralin ni Remizov)

.

c) Maaaring ipakita na kung ang dipole ay nasa gitna ng isang equilateral triangle, kung gayon ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga vertices ng triangle ay nauugnay bilang projection ng vector sa mga gilid ng tatsulok na ito ( ).

21) - ang gawain ng electric field kasama ang mga linya ng puwersa ay kinakalkula.

1. Ang trabaho sa isang electric field ay hindi nakasalalay sa hugis ng landas.

2. Ang gawaing patayo sa mga linya ng puwersa ay hindi ginagawa.

3. Sa isang closed loop, walang gawaing ginagawa sa isang electric field.

Enerhiya na katangian ng electric field (pagsasayaw).

1) pisikal na kahulugan:

Kung C, kung gayon (numerically), sa kondisyon na ang singil inilagay sa isang naibigay na punto sa electric field.

Yunit ng pagsukat:

2) Pisikal na kahulugan:

Kung ang isang solong positibong point charge ay inilagay sa isang partikular na punto, kung gayon (numerically), kapag lumilipat mula sa isang partikular na punto patungo sa infinity.

Δφ - ang pagkakaiba sa pagitan ng sayaw ng dalawang punto ng electric field.

U - boltahe - "y" ay ang pagkakaiba sa pagitan ng mga sayaw ng dalawang punto ng electric field.

[U]=V (Volt)

Pisikal na kahulugan:

Kung , pagkatapos ay (numerically) kapag lumilipat mula sa isang punto ng field patungo sa isa pa.

Relasyon sa pagitan ng stress at tensyon:

22) Sa isang electrostatic field, ang lahat ng mga punto ng konduktor ay may parehong potensyal, na proporsyonal sa singil ng konduktor, i.e. ang ratio ng singil q sa potensyal na φ ay hindi nakasalalay sa singil q. (Ang electrostatic field ay isang field na pumapalibot sa mga nakatigil na singil). Samakatuwid, naging posible na ipakilala ang konsepto ng electric capacitance C ng isang solong konduktor:

Ang kapasidad ng kuryente ay isang halaga na katumbas ng numero sa singil na dapat iulat sa konduktor upang ang potensyal nito ay magbago ng isa.

Ang kapasidad ay tinutukoy ng mga geometric na sukat ng konduktor, ang hugis at katangian nito kapaligiran at hindi nakasalalay sa materyal ng konduktor.

Mga yunit ng pagsukat para sa mga dami na kasama sa kahulugan ng kapasidad:

Kapasidad - pagtatalaga C, yunit ng sukat - Farad (Ф, F);

Electric charge - pagtatalaga q, yunit ng sukat - palawit (C, C);

φ - potensyal na patlang - volt (V, V).

Posibleng lumikha ng isang sistema ng mga konduktor, na magkakaroon ng kapasidad na mas malaki kaysa sa isang solong konduktor, na independiyente sa mga nakapalibot na katawan. Ang ganitong sistema ay tinatawag na kapasitor. Ang pinakasimpleng kapasitor ay binubuo ng dalawang conductive plate na matatagpuan sa isang maliit na distansya mula sa bawat isa (Larawan 1.9). Ang electric field ng kapasitor ay puro sa pagitan ng mga plate ng kapasitor, iyon ay, sa loob nito. Kapasidad ng kapasitor:

C \u003d q / (φ1 - φ2) \u003d q / U

(φ1 - φ2) - potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga capacitor plate, i.e. Boltahe.

Ang kapasidad ng isang kapasitor ay nakasalalay sa laki, hugis at dielectric na pare-parehong ε ng dielectric na matatagpuan sa pagitan ng mga plato.

C = ε∙εo∙S / d, kung saan

S - lining area;

d ay ang distansya sa pagitan ng mga plato;

ε ay ang permittivity ng dielectric sa pagitan ng mga plates;

εo - electrical constant 8.85∙10-12F/m.

Kung kinakailangan upang madagdagan ang kapasidad, ang mga capacitor ay konektado sa parallel.

Fig.1.10. Parallel na koneksyon ng mga capacitor.

Ctot = C1 + C2 + C3

Kapag konektado sa parallel, ang lahat ng mga capacitor ay nasa ilalim ng parehong boltahe, at ang kanilang kabuuang singil ay Q. Sa kasong ito, ang bawat kapasitor ay makakatanggap ng isang singil Q1, Q2, Q3, ...

Q = Q1 + Q2 + Q3

Q1 = C1∙U; Q2 = C2∙U; Q3 = C3∙U. Palitan sa equation sa itaas:

C∙U = C1∙U + C2∙U + C3∙U, kung saan ang C = C1 + C2 + C3 (at iba pa para sa anumang bilang ng mga capacitor).

Kapag konektado sa serye:

Fig.1.11. Serye na koneksyon ng mga capacitor.

1/Ctotal = 1/C1 + 1/C2 + ∙∙∙∙∙ + 1/ Cn

Output ng formula:

Boltahe sa mga indibidwal na capacitor U1, U2, U3,..., Un. Kabuuang boltahe ng lahat ng mga capacitor:

U = U1 + U2 + ∙∙∙∙∙ + Un,

ibinigay na U1 = Q/ C1; U2 = Q/C2; Un = Q / Cn, pagpapalit at paghahati ng Q, nakukuha namin ang ratio para sa pagkalkula ng kapasidad ng isang circuit na may isang serye na koneksyon ng mga capacitor

Mga yunit ng kapasidad:

F - farad. Ito ay isang napakalaking halaga, kaya mas maliliit na halaga ang ginagamit:

1 µF = 1 µF = 10-6F (micro farad);

1 nF = 1 nF = 10-9 F (nano farad);

1pF = 1pF = 10-12F (picofarad).

23) Kung ang isang konduktor ay inilagay sa isang electric field pagkatapos ay isang puwersa ang kikilos sa mga libreng singil q sa konduktor. Bilang resulta, ang isang panandaliang paggalaw ng mga libreng singil ay nangyayari sa konduktor. Ang prosesong ito ay magtatapos kapag ang sariling electric field ng mga singil na lumitaw sa ibabaw ng konduktor ay ganap na nagbabayad para sa panlabas na field. Ang magreresultang electrostatic field sa loob ng conductor ay magiging zero (tingnan ang § 43). Gayunpaman, sa mga konduktor, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, maaaring mangyari ang isang tuluy-tuloy na iniutos na paggalaw ng mga libreng electric charge carrier. Ang paggalaw na ito ay tinatawag na electric current. Ang direksyon ng paggalaw ng mga positibong libreng singil ay kinuha bilang direksyon ng electric current. Para sa pagkakaroon ng isang electric current sa isang conductor, dalawang kondisyon ang dapat matugunan:

1) ang pagkakaroon ng mga libreng singil sa konduktor - kasalukuyang mga carrier;

2) ang pagkakaroon ng isang electric field sa konduktor.

Ang quantitative measure ng electric current ay ang lakas ng current ako- isang scalar na pisikal na dami na katumbas ng ratio ng singil Δq na inilipat sa pamamagitan ng cross section ng conductor (Larawan 11.1) sa pagitan ng oras Δt hanggang sa pagitan ng oras na ito:

Ang iniutos na paggalaw ng mga libreng kasalukuyang carrier sa konduktor ay nailalarawan sa bilis ng iniutos na paggalaw ng mga carrier. Ang bilis na ito ay tinatawag bilis ng drift kasalukuyang carrier. Hayaang magkaroon ng cross section ang isang cylindrical conductor (Fig. 11.1) na may isang lugar S. Sa dami ng konduktor, limitado ng mga cross section 1 at 2 na may distansya ∆ X sa pagitan ng mga ito ay naglalaman ng bilang ng mga kasalukuyang carrier ∆ N= nS∆X, Saan n ay ang konsentrasyon ng kasalukuyang mga carrier. Ang kanilang kabuuang singil ∆q = q 0 ∆ N= q0 nS∆X. Kung, sa ilalim ng pagkilos ng isang electric field, ang mga kasalukuyang carrier ay gumagalaw mula kaliwa hanggang kanan na may bilis ng drift v dr, pagkatapos sa oras ∆ t=∆x/v dr lahat ng carrier na nakapaloob sa volume na ito ay dadaan sa cross section 2 at lilikha ng electric current. Ang kasalukuyang lakas ay:

. (11.2)

kasalukuyang density tinatawag na magnitude ng electric current na dumadaloy sa unit area ng cross section ng conductor:

. (11.3)

Sa isang metal conductor, ang kasalukuyang carrier ay ang mga libreng electron ng metal. Hanapin natin ang drift velocity ng mga libreng electron. Sa kasalukuyang lakas I \u003d 1A, ang cross-sectional area ng konduktor S\u003d 1mm 2, ang konsentrasyon ng mga libreng electron (halimbawa, sa tanso) n\u003d 8.5 10 28 m -3 at q 0 \u003d e \u003d 1.6 10 -19 C nakukuha natin:

v dr = .

Nakikita namin na ang bilis ng nakadirekta na paggalaw ng mga electron ay napakaliit, mas mababa kaysa sa bilis ng magulong thermal motion ng mga libreng electron.

Kung ang lakas ng kasalukuyang at ang direksyon nito ay hindi nagbabago sa oras, kung gayon ang naturang kasalukuyang ay tinatawag na pare-pareho.

SA internasyonal na sistema Ang kasalukuyang lakas ng mga yunit ng SI ay sinusukat sa amperes (A). Ang kasalukuyang yunit 1 A ay itinakda ng magnetic interaction ng dalawang parallel conductor na may kasalukuyang.

Ang isang patuloy na electric current ay maaaring mabuo sa isang closed circuit kung saan ang mga free charge carrier ay umiikot sa mga closed path. Ngunit kapag gumagalaw ang isang electric charge sa isang electrostatic field kasama ang isang closed path, ang gawain ng electric forces ay zero. Samakatuwid, para sa pagkakaroon ng direktang kasalukuyang, kinakailangan na magkaroon ng isang aparato sa de-koryenteng circuit na maaaring lumikha at mapanatili ang mga potensyal na pagkakaiba sa mga seksyon ng circuit dahil sa gawain ng mga puwersa ng di-electrostatic na pinagmulan. Ang ganitong mga aparato ay tinatawag na direktang kasalukuyang mga mapagkukunan. Ang mga puwersa ng hindi electrostatic na pinanggalingan na kumikilos sa mga carrier ng libreng bayad mula sa kasalukuyang mga mapagkukunan ay tinatawag na mga panlabas na puwersa.

Ang likas na katangian ng mga puwersa sa labas ay maaaring magkakaiba. SA galvanic cells o mga baterya, lumitaw ang mga ito bilang resulta ng mga proseso ng electrochemical, sa mga generator ng DC, ang mga puwersa ng third-party ay bumangon kapag gumagalaw ang mga konduktor sa isang magnetic field. Sa ilalim ng pagkilos ng mga panlabas na puwersa, ang mga singil ng kuryente ay gumagalaw sa loob ng kasalukuyang pinagmumulan laban sa mga puwersa ng electrostatic field, dahil sa kung saan ang isang pare-parehong electric current ay maaaring mapanatili sa isang closed circuit.

Kapag gumagalaw ang mga singil ng kuryente sa isang DC circuit, gumagana ang mga panlabas na puwersa na kumikilos sa loob ng kasalukuyang pinagmumulan.

Pisikal na dami na katumbas ng ratio ng trabaho A st ang mga panlabas na puwersa kapag inililipat ang singil q mula sa negatibong poste ng kasalukuyang pinagmumulan patungo sa positibo sa halaga ng singil na ito, ay tinatawag na electromotive force ng pinagmulan (EMF):

ε . (11.2)

Kaya, ang EMF ay tinutukoy ng gawaing ginawa ng mga panlabas na puwersa kapag gumagalaw ng isang positibong singil. Ang electromotive force, tulad ng potensyal na pagkakaiba, ay sinusukat sa volts (V).

Kapag ang isang positibong singil ay gumagalaw sa isang saradong DC circuit, ang gawain ng mga panlabas na puwersa ay katumbas ng kabuuan ng EMF na kumikilos sa circuit na ito, at ang gawain ng electrostatic field ay zero.

Sa puwang na nakapalibot sa singil na siyang pinagmulan, ay direktang proporsyonal sa halaga ng singil na ito at kabaligtaran sa parisukat ng distansya mula sa singil na ito. Ang direksyon ng electric field ayon sa tinatanggap na mga patakaran ay palaging mula sa isang positibong singil patungo sa isang negatibong singil. Ito ay maaaring ilarawan na parang may test charge na inilagay sa space region ng electric field ng source at ang test charge na ito ay tatalikuran o aakit (depende sa sign ng charge). Ang electric field ay nailalarawan sa pamamagitan ng lakas , na, bilang isang dami ng vector, ay maaaring ilarawan sa grapiko bilang isang arrow na may haba at direksyon. Saanman ang direksyon ng arrow ay nagpapahiwatig ng direksyon ng lakas ng electric field E, o simpleng - ang direksyon ng field, at ang haba ng arrow ay proporsyonal sa numerical na halaga ng lakas ng electric field sa lugar na ito. Ang mas malayo ang rehiyon ng espasyo ay mula sa pinagmulan ng field (charge Q), mas maliit ang haba ng intensity vector. Bukod dito, ang haba ng vector ay bumababa sa distansya sa n beses mula sa ilang lugar sa n 2 beses, iyon ay, inversely proporsyonal sa parisukat.

Higit pa nakakatulong na gamit Ang visual na representasyon ng kalikasan ng vector ng electric field ay ang paggamit ng isang konsepto bilang, o simpleng - mga linya ng puwersa. Sa halip na ilarawan ang hindi mabilang na mga arrow ng vector sa espasyo na nakapalibot sa source charge, naging kapaki-pakinabang na pagsamahin ang mga ito sa mga linya, kung saan ang mga vector mismo ay magkadikit sa mga punto sa naturang mga linya.

Bilang resulta, matagumpay na ginamit upang kumatawan sa larawan ng vector ng electric field mga linya ng electric field, na lumalabas sa mga positibong singil at sa mga negatibong singil, at umaabot din sa kawalang-hanggan sa kalawakan. Ang pananaw na ito ay nagpapahintulot sa isip na makita ang hindi nakikita mata ng tao patlang ng kuryente. Gayunpaman, ang gayong representasyon ay maginhawa din para sa mga puwersa ng gravitational at anumang iba pang walang pakikipag-ugnay na pangmatagalang pakikipag-ugnayan.

Ang modelo ng mga de-koryenteng linya ng puwersa ay may kasamang walang katapusang bilang ng mga ito, ngunit masyadong mataas na density binabawasan ng mga larawan ng mga linya ng field ang kakayahang magbasa ng mga pattern ng field, kaya nalilimitahan ang kanilang bilang ng pagiging madaling mabasa.

Mga panuntunan para sa pagguhit ng mga linya ng electric field

Mayroong maraming mga patakaran para sa pag-compile ng mga naturang modelo ng mga linya ng kuryente. Ang lahat ng mga patakarang ito ay idinisenyo upang magbigay ng pinakamaraming impormasyon kapag nagvi-visualize (pagguhit) ng isang electric field. Ang isang paraan ay upang ilarawan ang mga linya ng field. Ang isa sa mga pinakakaraniwang paraan ay ang palibutan ang mas maraming naka-charge na bagay na may mas maraming linya, iyon ay, mas malaking density ng mga linya. Ang mga bagay na may malaking singil ay lumilikha ng mas malakas na mga patlang ng kuryente at samakatuwid ay mas malaki ang density (density) ng mga linya sa kanilang paligid. Kung mas malapit sa singil ang pinagmulan, mas mataas ang density ng mga linya ng field, at mas malaki ang singil, mas makapal ang mga linya sa paligid nito.

Ang pangalawang panuntunan para sa pagguhit ng mga linya ng electric field ay nagsasangkot ng pagguhit ng mga linya ng ibang uri, tulad ng mga nagsa-intersect sa mga unang linya ng puwersa. patayo. Ang ganitong uri ng linya ay tinatawag equipotential na mga linya, at sa kaso ng isang volumetric na representasyon, dapat magsalita ng equipotential surface. Ang ganitong uri ng linya ay bumubuo ng mga closed contour at ang bawat punto sa naturang equipotential na linya ay mayroon parehong halaga potensyal sa larangan. Kapag ang anumang sisingilin na butil ay tumatawid sa gayong patayo mga linya ng puwersa mga linya (ibabaw), pagkatapos ay pinag-uusapan nila ang gawaing ginawa ng singil. Kung ang singil ay gumagalaw sa mga equipotential na linya (mga ibabaw), kung gayon bagaman ito ay gumagalaw, walang gawaing ginagawa. Ang isang sisingilin na particle, sa sandaling nasa electric field ng isa pang singil, ay nagsisimulang gumalaw, ngunit sa static na kuryente lamang ang mga nakatigil na singil ay isinasaalang-alang. Ang paggalaw ng mga singil ay tinatawag na electric current, at ang trabaho ay maaaring gawin ng charge carrier.

Mahalagang tandaan iyon mga linya ng electric field huwag bumalandra, at mga linya ng isa pang uri - equipotential, bumubuo ng mga saradong loop. Sa lugar kung saan mayroong intersection ng dalawang uri ng mga linya, ang mga tangent sa mga linyang ito ay magkaparehong patayo. Kaya, ang isang bagay tulad ng isang curved coordinate grid, o isang sala-sala, ay nakuha, ang mga cell kung saan, pati na rin ang mga punto ng intersection ng mga linya iba't ibang uri katangian ng electric field.

Ang mga putol-putol na linya ay equipotential. Mga linya na may mga arrow - mga linya ng electric field

Electric field na binubuo ng dalawa o higit pang singil

Para sa mga indibidwal na singil mga linya ng electric field kumatawan radial ray umuusbong mula sa mga pagsingil at papunta sa infinity. Ano ang magiging configuration ng mga linya ng field para sa dalawa o higit pang pagsingil? Upang maisagawa ang gayong pattern, dapat itong alalahanin na nakikipag-ugnayan tayo sa isang vector field, iyon ay, sa mga vector ng lakas ng electric field. Upang ilarawan ang pattern ng field, kailangan nating isagawa ang pagdaragdag ng mga vector ng intensity mula sa dalawa o higit pang mga singil. Ang mga resultang vectors ay kakatawan sa kabuuang field ng ilang mga singil. Paano mabubuo ang mga linya ng puwersa sa kasong ito? Mahalagang tandaan na ang bawat punto sa linya ng field ay iisang punto contact sa electric field strength vector. Ito ay sumusunod mula sa kahulugan ng isang tangent sa geometry. Kung mula sa simula ng bawat vector ay bumuo kami ng isang patayo sa anyo ng mga mahabang linya, kung gayon ang magkaparehong intersection ng maraming mga naturang linya ay maglalarawan ng nais na linya ng puwersa.

Para sa isang mas tumpak na mathematical algebraic na representasyon ng mga linya ng puwersa, kinakailangan na buuin ang mga equation ng mga linya ng puwersa, at ang mga vector sa kasong ito ay kumakatawan sa mga unang derivatives, ang mga linya ng unang pagkakasunud-sunod, na kung saan ay ang mga tangent. Ang ganitong gawain ay kung minsan ay lubhang kumplikado at nangangailangan ng mga kalkulasyon sa computer.

Una sa lahat, mahalagang tandaan na ang electric field mula sa maraming singil ay kinakatawan ng kabuuan ng mga intensity vectors mula sa bawat pinagmulan ng singil. Ito ang basehan upang maisagawa ang pagtatayo ng mga linya ng field upang mailarawan ang electric field.

Ang bawat singil na ipinapasok sa electric field ay humahantong sa isang pagbabago, kahit na hindi gaanong mahalaga, sa pattern ng mga linya ng field. Ang ganitong mga larawan ay kung minsan ay talagang kaakit-akit.

Mga linya ng electric field bilang isang paraan upang matulungan ang isip na makita ang katotohanan

Ang konsepto ng isang electric field ay lumitaw nang sinubukan ng mga siyentipiko na ipaliwanag ang pangmatagalang aksyon na nangyayari sa pagitan ng mga bagay na sinisingil. Ang konsepto ng electric field ay unang ipinakilala ng 19th century physicist na si Michael Faraday. Ito ay resulta ng pang-unawa ni Michael Faraday hindi nakikitang katotohanan sa anyo ng isang larawan ng mga linya ng puwersa na nagpapakilala sa pangmatagalang pagkilos. Si Faraday ay hindi nag-isip sa loob ng balangkas ng isang singil, ngunit lumakad pa at pinalawak ang mga hangganan ng isip. Iminungkahi niya na ang isang bagay na sinisingil (o masa sa kaso ng grabidad) ay nakakaapekto sa espasyo at ipinakilala ang konsepto ng isang larangan ng gayong impluwensya. Isinasaalang-alang ang gayong mga larangan, naipaliwanag niya ang pag-uugali ng mga singil at sa gayo'y naibunyag ang marami sa mga lihim ng kuryente.

Para sa isang visual na graphical na representasyon ng patlang, ito ay maginhawa upang gamitin ang mga linya ng puwersa - nakadirekta na mga linya, ang mga tangent na kung saan sa bawat punto ay nag-tutugma sa direksyon ng vector ng lakas ng patlang ng kuryente (Larawan 233).

kanin. 233
Ayon sa kahulugan, ang mga linya ng puwersa ng electric field ay may isang serye karaniwang katangian(ihambing sa mga katangian ng mga streamline ng likido):
1. Ang mga linya ng puwersa ay hindi nagsalubong (kung hindi man, ang dalawang tangent ay maaaring itayo sa intersection point, iyon ay, sa isang punto, ang lakas ng patlang ay may dalawang halaga, na walang katotohanan).
2. Ang mga linya ng puwersa ay walang kinks (sa kink point, muli, maaari kang bumuo ng dalawang tangents).
3. Ang mga linya ng puwersa ng electrostatic field ay nagsisimula at nagtatapos sa mga singil.
Dahil ang lakas ng patlang ay tinutukoy sa bawat spatial na punto, kung gayon ang linya ng puwersa ay maaaring iguhit sa anumang spatial na punto. Samakatuwid, ang bilang ng mga linya ng puwersa ay walang hanggan na malaki. Ang bilang ng mga linya na ginagamit upang ilarawan ang field ay kadalasang tinutukoy ng artistikong panlasa ng physicist-artist. Sa ilang pantulong sa pagtuturo inirerekumenda na bumuo ng isang larawan ng mga linya ng field upang ang kanilang density ay mas malaki kung saan ang lakas ng field ay mas malaki. Ang pangangailangang ito ay hindi mahigpit, at hindi palaging magagawa, kaya ang mga linya ng puwersa ay iginuhit, na nagbibigay-kasiyahan sa mga nabuong katangian 1 − 3 .
Napakadaling i-plot ang mga linya ng puwersa ng field na nilikha ng isang point charge. Sa kasong ito, ang mga linya ng puwersa ay isang hanay ng mga tuwid na linya na umuusbong (para sa positibo) o pumapasok (para sa negatibo) sa punto ng lokasyon ng singil (Larawan 234).

kanin. 234
Ang ganitong mga pamilya ng force lines ng mga field ng point charge ay nagpapakita na ang mga charges ay ang mga pinagmumulan ng field, sa pamamagitan ng pagkakatulad sa mga source at sinks ng fluid velocity field. Papatunayan natin mamaya na ang mga linya ng puwersa ay hindi maaaring magsimula o magtatapos sa mga punto kung saan walang mga singil.
Ang larawan ng mga linya ng patlang ng totoong mga patlang ay maaaring kopyahin sa eksperimento.
Ibuhos ang isang maliit na layer sa isang mababang sisidlan langis ng castor at ibuhos ang isang maliit na bahagi ng semolina dito. Kung ang langis na may mga cereal ay inilalagay sa isang electrostatic field, pagkatapos ay ang mga butil ng semolina (mayroon silang bahagyang pinahabang hugis) ay lumiko sa direksyon ng lakas ng electric field at pumila nang humigit-kumulang kasama ang mga linya ng puwersa, pagkatapos ng ilang sampu-sampung segundo, isang larawan ng mga linya ng puwersa ng electric field ay lilitaw sa tasa. Ang ilan sa mga "larawan" na ito ay ipinakita sa mga larawan.
Posible rin na magsagawa ng teoretikal na pagkalkula at pagtatayo ng mga linya ng puwersa. Totoo, ang mga kalkulasyon na ito ay nangangailangan ng isang malaking bilang ng mga kalkulasyon, samakatuwid, sa katotohanan (at nang walang labis na kahirapan) sila ay isinasagawa gamit ang isang computer, kadalasan ang mga naturang konstruksyon ay ginaganap sa isang tiyak na eroplano.
Kapag bumubuo ng mga algorithm para sa pagkalkula ng pattern ng mga linya ng field, maraming mga problema ang nakatagpo na kailangang lutasin. Ang unang problema ay ang pagkalkula ng field vector. Sa kaso ng mga electrostatic field na nilikha ng isang naibigay na pamamahagi ng singil, ang problemang ito ay nalutas gamit ang batas ng Coulomb at ang prinsipyo ng superposisyon. Ang pangalawang problema ay ang paraan ng pagbuo ng isang hiwalay na linya. Ang ideya ng pinakasimpleng algorithm na malulutas ang problemang ito ay medyo halata. Sa isang maliit na lugar, ang bawat linya ay halos nag-tutugma sa tangent nito, kaya dapat kang bumuo ng maraming mga segment na padaplis sa mga linya ng puwersa, iyon ay, mga segment ng maliit na haba. l, ang direksyon kung saan tumutugma sa direksyon ng field sa isang partikular na punto. Upang gawin ito, kinakailangan, una sa lahat, upang kalkulahin ang mga bahagi ng intensity vector sa isang naibigay na punto E x, E y at ang modulus ng vector na ito E = √(E x 2 + E y 2 ). Pagkatapos ay maaari kang bumuo ng isang segment na may maliit na haba, ang direksyon kung saan tumutugma sa direksyon ng vector ng lakas ng field. ang mga projection nito sa mga coordinate axes ay kinakalkula ng mga formula na sumusunod mula sa Fig. 235:

kanin. 235

Pagkatapos ay dapat mong ulitin ang pamamaraan, simula sa dulo ng itinayo na segment. Siyempre, kapag nagpapatupad ng gayong algorithm, may iba pang mga problema na higit sa isang teknikal na kalikasan.
Ang mga figure 236 ay nagpapakita ng mga linya ng puwersa ng mga patlang na nilikha ng dalawang puntong singil.


kanin. 236
Ang mga palatandaan ng mga singil ay ipinahiwatig, sa mga figure a) at b) ang mga singil ay pareho sa modulus, sa fig. c), d) ay iba - alin sa mga ito ang aming iminumungkahi na matukoy nang mas nakapag-iisa. Sa bawat kaso, tukuyin din ang mga direksyon ng mga linya ng puwersa sa iyong sarili.
Ito ay kagiliw-giliw na tandaan na M. Faraday isinasaalang-alang ang mga linya ng puwersa ng electric field bilang tunay na nababanat tubes interconnecting electric singil, tulad ng mga representasyon nakatulong sa kanya ng maraming upang mahulaan at ipaliwanag ang maraming mga pisikal na phenomena.
Sumang-ayon na tama ang dakilang M. Faraday - kung papalitan mo ng isip ang mga linya ng nababanat na mga goma, ang likas na katangian ng pakikipag-ugnayan ay napakalinaw.

Ang electric charge ay isang pisikal na scalar quantity na tumutukoy sa kakayahan ng mga katawan na maging mapagkukunan ng mga electromagnetic field at makibahagi sa electromagnetic interaction.

Sa isang saradong sistema, ang algebraic na kabuuan ng mga singil ng lahat ng mga particle ay nananatiling hindi nagbabago.

(... ngunit hindi ang bilang ng mga sisingilin na particle, dahil may mga pagbabagong-anyo ng elementarya na mga particle).

saradong sistema

- isang sistema ng mga particle kung saan ang mga sisingilin na particle ay hindi pumapasok mula sa labas at hindi lumalabas.

Batas ng Coulomb

- ang pangunahing batas ng electrostatics.

Ang puwersa ng pakikipag-ugnayan ng dalawang puntong hindi gumagalaw na sisingilin na mga katawan sa vacuum ay direktang proporsyonal sa

ang produkto ng charge modules at inversely proportional sa square ng distansya sa pagitan ng mga ito.

Kailan itinuturing na punto ang mga katawan? - kung ang distansya sa pagitan ng mga ito ay maraming beses na mas malaki kaysa sa laki ng mga katawan.

Kung ang dalawang katawan ay may mga singil sa kuryente, pagkatapos ay nakikipag-ugnayan sila ayon sa batas ng Coulomb.

Lakas ng electric field. Ang prinsipyo ng superposisyon. Pagkalkula ng electrostatic field ng isang sistema ng mga nakabukas na singil batay sa prinsipyo ng superposisyon.

Ang lakas ng patlang ng kuryente ay isang pisikal na dami ng vector na nagpapakilala sa patlang ng kuryente sa isang partikular na punto at ayon sa bilang ay katumbas ng ratio ng puwersa. kumikilos sa isang nakapirming [trial charge na inilagay sa isang partikular na punto ng field, sa halaga ng charge na ito :

Ang prinsipyo ng superposisyon ay isa sa mga pinakapangkalahatang batas sa maraming sangay ng pisika. Sa pinakasimpleng anyo nito, ang prinsipyo ng superposisyon ay nagsasabi:

ang resulta ng pagkilos ng ilang panlabas na pwersa sa isang particle ay ang vector sum ng pagkilos ng mga pwersang ito.

Ang pinakatanyag na prinsipyo ng superposisyon sa electrostatics, kung saan sinabi niya na ang lakas ng electrostatic field na nilikha sa isang partikular na punto ng isang sistema ng mga singil, ay ang kabuuan ng mga lakas ng mga larangan ng mga indibidwal na singil.

4. Mga linya ng pag-igting (mga linya ng puwersa) ng electric field. Daloy ng vector ng tensyon. Densidad ng mga linya ng puwersa.

Ang electric field ay inilalarawan gamit ang mga linya ng puwersa.

Ang mga linya ng field ay nagpapahiwatig ng direksyon ng puwersa na kumikilos sa isang positibong singil sa isang naibigay na punto sa field.

Mga katangian ng mga linya ng electric field

Ang mga linya ng electric field ay may simula at dulo. Nagsisimula sila sa mga positibong singil at nagtatapos sa mga negatibo.

Ang mga linya ng puwersa ng electric field ay palaging patayo sa ibabaw ng konduktor.

Tinutukoy ng distribusyon ng mga linya ng electric field ang kalikasan ng field. Ang patlang ay maaaring radial(kung ang mga linya ng puwersa ay lumabas sa isang punto o nagtatagpo sa isang punto), homogenous(kung ang mga linya ng puwersa ay parallel) at magkakaiba(kung ang mga linya ng puwersa ay hindi parallel).

9.5. Ang daloy ng vector ng lakas ng electric field. Gauss theorem

Tulad ng anumang vector field, mahalagang isaalang-alang ang mga katangian ng daloy ng electric field. Ang electric field flux ay ayon sa kaugalian.

Pumili kami ng isang maliit na lugar ng lugar Δ S, na ang oryentasyon ay ibinibigay ng isang unit na normal na vector (Larawan 157).

Sa loob ng isang maliit na lugar, ang electric field ay maaaring ituring na pare-pareho, pagkatapos ay ang flux ng intensity vector Δ F Ang E ay tinukoy bilang produkto ng lugar ng site at ang normal na bahagi ng intensity vector

saan - scalar na produkto ng mga vectors at ; E n - normal sa bahagi ng site ng intensity vector.

Sa isang arbitrary electrostatic field, ang flux ng intensity vector sa pamamagitan ng arbitrary surface ay tinutukoy bilang mga sumusunod (Fig. 158):

Ang ibabaw ay nahahati sa maliliit na lugar Δ S(na maaaring ituring na flat);

Ang tension vector sa site na ito ay tinutukoy (na maaaring ituring na pare-pareho sa loob ng site);

Kinakalkula ang kabuuan ng mga daloy sa lahat ng lugar kung saan nahahati ang ibabaw

Ang halagang ito ay tinatawag daloy ng electric field strength vector sa isang ibinigay na ibabaw.

Ang mga tuluy-tuloy na linya, ang mga tangent kung saan sa bawat punto kung saan sila dumaan ay nag-tutugma sa intensity vector, ay tinatawag mga linya ng electric field o mga linya ng pag-igting.
Mas malaki ang density ng mga linya kung saan mas malaki ang lakas ng field. Ang mga linya ng puwersa ng electric field na nilikha ng mga nakatigil na singil ay hindi sarado: nagsisimula sila sa mga positibong singil at nagtatapos sa mga negatibo. Ang isang electric field na ang intensity ay pareho sa lahat ng mga punto sa espasyo ay tinatawag homogenous. Mas malaki ang density ng mga linya malapit sa mga naka-charge na katawan, kung saan mas malaki ang intensity. Ang mga linya ng puwersa ng parehong field ay hindi nagsalubong. Ang puwersa ay kumikilos sa anumang singil sa isang electric field. Kung ang singil ay gumagalaw sa ilalim ng pagkilos ng puwersang ito, kung gayon ang electric field ay gumagana. Ang gawain ng mga puwersa sa paggalaw ng isang singil sa isang electrostatic field ay hindi nakasalalay sa tilapon ng singil at natutukoy lamang sa pamamagitan ng posisyon ng mga inisyal at panghuling punto. Ang lakas ng field ay pareho sa lahat ng punto. Hayaang lumipat ang isang point charge q mula sa point A hanggang point B kasama ang curve L. Kapag gumagalaw ang charge ng maliit na halaga D L, ang work ay katumbas ng produkto ng modulus of force at ang displacement at ang cosine ng anggulo sa pagitan nila, o, na pareho, ang produkto ng point charge at ang field strength at ang projection ng displacement vector sa direksyon ng intensity vector. Kung kalkulahin natin ang kabuuang gawain upang ilipat ang singil mula sa punto A hanggang sa punto B, kung gayon, ito, anuman ang hugis ng kurba L, ay magiging katumbas ng gawaing ilipat ang singil q sa linya ng puwersa patungo sa punto B 1. Ang gawain ng paglipat mula sa punto B 1 hanggang sa punto B ay zero, dahil ang puwersa ng vector at ang displacement vector ay patayo.

5. Gauss's theorem para sa isang electric field sa vacuum

Pangkalahatang salita: Daloy ng vector lakas ng electric field sa pamamagitan ng anumang arbitraryong pinili sarado na ibabaw ay proporsyonal sa nakapaloob sa loob ng ibabaw na ito singil ng kuryente.

GHS	SI

Ang expression na ito ay ang Gauss theorem sa integral form.

Magkomento: ang daloy ng stress vector sa ibabaw ay hindi nakasalalay sa pamamahagi ng singil (pag-aayos ng mga singil) sa loob ng ibabaw.

Sa anyo ng kaugalian, ang teorama ni Gauss ay ipinahayag bilang mga sumusunod:

GHS	SI

Narito ang volumetric charge density (sa pagkakaroon ng medium - ang kabuuang density ng libre at bound charges), at - nabla operator.

Ang teorama ni Gauss ay maaaring patunayan bilang isang teorama sa electrostatics mula sa batas ni Coulomb ( tingnan sa ibaba). Gayunpaman, ang pormula ay totoo rin sa electrodynamics, bagaman sa loob nito ay madalas na hindi kumikilos bilang isang napatunayang teorama, ngunit gumaganap bilang isang postulated equation (sa kahulugan at konteksto na ito ay mas lohikal na tawagan ito Batas ng Gauss .

6. Application ng Gauss theorem sa pagkalkula ng electrostatic field ng isang uniformly charged long filament (cylinder)

Field ng isang unipormeng sisingilin na walang katapusan na silindro (thread). Ang isang walang katapusang silindro ng radius R (Larawan 6) ay pare-parehong sinisingil ng linear densityτ (τ = –dQ/dt na singil sa bawat haba ng yunit). Mula sa mga pagsasaalang-alang ng simetrya, nakikita natin na ang mga linya ng pag-igting ay ididirekta sa radii ng mga pabilog na seksyon ng silindro na may parehong density sa lahat ng direksyon na may kaugnayan sa axis ng silindro. Bumuo tayo bilang isang saradong ibabaw ng isang coaxial cylinder ng radius r at taas l. Daloy ng vector E sa pamamagitan ng mga dulo ng coaxial cylinder ay katumbas ng zero (ang mga dulo at linya ng pag-igting ay parallel), at sa pamamagitan ng gilid na ibabaw ito ay katumbas ng 2πr l E. Gamit ang Gauss theorem, para sa r>R 2πr l E = τ l/ε 0 , saan (5) Kung r

7. Application ng Gauss theorem sa pagkalkula ng electrostatic field ng isang uniformly charged plane

Field ng isang unipormeng sisingilin na walang katapusang eroplano. Ang walang katapusang eroplano (Larawan 1) ay sinisingil ng isang pare-pareho kapal ng ibabaw+σ (σ = dQ/dS ay ang singil sa bawat unit surface). Ang mga linya ng pag-igting ay patayo sa eroplanong ito at nakadirekta mula dito sa bawat panig. Kunin natin bilang isang saradong ibabaw ang isang silindro, ang mga base nito ay kahanay sa sisingilin na eroplano, at ang axis ay patayo dito. Dahil ang mga generator ng silindro ay parallel sa mga linya ng lakas ng field (сosα=0), kung gayon ang flux ng intensity vector sa gilid na ibabaw ng cylinder ay katumbas ng zero, at ang kabuuang flux sa pamamagitan ng cylinder ay katumbas ng kabuuan ng mga flux sa pamamagitan ng mga base nito (ang mga lugar ng mga base ay pantay at para sa base E n icoincides sa E.2, coincides. Ang singil na nakapaloob sa loob ng itinayong cylindrical na ibabaw ay katumbas ng σS. Ayon sa Gauss theorem, 2ES=σS/ε 0 , kung saan (1) Mula sa formula (1) sumusunod na ang E ay hindi nakasalalay sa haba ng silindro, ibig sabihin, ang lakas ng patlang sa anumang distansya ay katumbas ng ganap na halaga, sa madaling salita, ang patlang ng isang unipormeng sisingilin na eroplano pare-pareho.

8. Application ng Gauss theorem sa pagkalkula ng electrostatic field ng isang unipormeng sisingilin na sphere at isang volumetrically charged na bola.

Patlang ng isang pantay na sisingilin na spherical na ibabaw. Ang isang spherical na ibabaw ng radius R na may kabuuang singil na Q ay pantay na sinisingil kapal ng ibabaw+σ. kasi ang singil ay ibinahagi nang pantay-pantay sa ibabaw, ang field na nililikha nito ay may spherical symmetry. Nangangahulugan ito na ang mga linya ng pag-igting ay nakadirekta sa radially (Larawan 3). Gumuhit tayo sa isip ng isang globo ng radius r, na may isang karaniwang sentro na may naka-charge na globo. Kung r>R,ro, ang buong charge Q, na lumilikha ng isinasaalang-alang na field, ay nakapasok sa loob ng surface, at, ayon sa Gauss theorem, 4πr 2 E = Q/ε 0 , kung saan (3) Para sa r>R, ang field ay bumababa sa distansya r ayon sa parehong batas tulad ng para sa isang point charge. Ang isang plot ng E versus r ay ipinapakita sa fig. 4. Kung r"

Ang field ng isang volumetrically charged sphere. Isang bola na may radius R na may kabuuang singil na Q ay pantay na sinisingil Mabigatρ (ρ = dQ/dV ay ang singil sa bawat unit volume). Isinasaalang-alang ang mga pagsasaalang-alang sa simetrya na katulad ng aytem 3, maaari nating patunayan na para sa lakas ng field sa labas ng bola ang parehong resulta ay makukuha tulad ng sa kaso (3). Sa loob ng bola, mag-iiba ang lakas ng field. Sphere ng radius r"

9. Ang gawain ng mga puwersa ng electric field kapag inililipat ang singil. Ang teorama sa sirkulasyon ng lakas ng patlang ng kuryente.

Ang gawaing elementarya na ginawa ng puwersa F kapag naglilipat ng isang puntong electric charge mula sa isang punto ng electrostatic field patungo sa isa pa sa isang segment ng landas ay, ayon sa kahulugan, ay katumbas ng

saan ang anggulo sa pagitan ng force vector F at ang direksyon ng paggalaw. Kung ang gawain ay ginagawa ng mga panlabas na puwersa, pagkatapos ay dA0. Pagsasama ng huling expression, nakuha namin na ang trabaho laban sa mga puwersa ng field kapag inilipat ang test charge mula sa puntong "a" patungo sa point "b" ay magiging katumbas ng

saan ang puwersa ng Coulomb na kumikilos sa test charge sa bawat punto ng field na may intensity E. Pagkatapos ay ang trabaho

Hayaang lumipat ang charge sa field ng charge q mula sa puntong "a", malayo mula sa q sa isang distansya patungo sa point "b", malayo mula sa q sa isang distansya (Fig. 1.12).

Tulad ng makikita mula sa figure, pagkatapos ay makuha namin

Tulad ng nabanggit sa itaas, ang gawain ng mga puwersa ng electrostatic field, na isinagawa laban sa mga panlabas na puwersa, ay katumbas ng magnitude at kabaligtaran sa tanda sa gawain ng mga panlabas na puwersa, samakatuwid

Teorama ng sirkulasyon ng electric field.

tensyon At potensyal- ito ay dalawang katangian ng parehong bagay - isang electric field, kaya dapat mayroong functional na relasyon sa pagitan nila. Sa katunayan, ang gawain ng field pwersa sa paggalaw ng bayad q mula sa isang punto sa espasyo patungo sa isa pa ay maaaring katawanin sa dalawang paraan:

Kung saan sinusundan iyon

Ito ang ninanais koneksyon sa pagitan ng lakas at potensyal ng electric field sa kaugalian anyo.

- isang vector na nakadirekta mula sa isang punto na may mas mababang potensyal patungo sa isang punto na may mas mataas na potensyal (Larawan 2.11).

, .

Fig.2.11. Mga vector At gradφ. .

Mula sa pag-aari ng potensyal ng electrostatic field, sumusunod na ang gawain ng mga puwersa ng field sa isang closed loop (φ 1 = φ 2) ay katumbas ng zero:

para makapagsulat tayo

Ang huling pagkakapantay-pantay ay sumasalamin sa kakanyahan pangalawa pangunahing teorama electrostatics - electric field circulation theorems , Ayon sa sirkulasyon sa larangan kasama arbitrary closed loop ay katumbas ng zero. Ang teorama na ito ay isang direktang kahihinatnan mga potensyalidad electrostatic field.

10. Potensyal na larangan ng kuryente. Relasyon sa pagitan ng potensyal at pag-igting.

electrostatic potensyal(Tingnan din Potensyal ng Coulomb ) - scalar enerhiya katangian electrostatic field nagpapakilala potensyal na enerhiya patlang na pag-aari ng isang solong singilin inilagay sa ibinigay na punto sa patlang. Yunit ng pagsukat kaya ang potensyal ay isang yunit ng pagsukat trabaho, na hinati sa yunit ng pagsukat singilin(para sa anumang sistema ng mga yunit; higit pa tungkol sa mga yunit ng pagsukat - tingnan sa ibaba).

electrostatic potensyal- isang espesyal na termino para sa isang posibleng kapalit para sa pangkalahatang termino ng electrodynamics potensyal na scalar sa isang partikular na kaso electrostatics(sa kasaysayan, ang electrostatic potential ay unang lumitaw, at ang scalar potential ng electrodynamics ay ang generalization nito). Paggamit ng termino electrostatic potensyal tinutukoy ang pagkakaroon ng isang electrostatic na konteksto. Kung ang ganitong konteksto ay halata na, ang isa ay madalas na nagsasalita tungkol sa potensyal nang walang qualifying adjectives.

Ang electrostatic potensyal ay katumbas ng ratio potensyal na enerhiya pakikipag-ugnayan singilin kasama ang field sa halaga ng singil na ito:

Lakas ng electrostatic field at potensyal ay nauugnay sa pamamagitan ng kaugnayan

o kabaliktaran :

dito - nabla operator , iyon ay, sa kanang bahagi ng pagkakapantay-pantay mayroong isang minus gradient potensyal - isang vector na may mga bahagi na katumbas ng pribadong derivative mula sa potensyal kasama ang kaukulang (parihaba) na mga coordinate ng Cartesian, na kinuha gamit ang kabaligtaran na tanda.

Gamit ang ratio na ito at Gauss theorem para sa lakas ng field, madaling makita na ang electrostatic potensyal ay nasiyahan Poisson equation. Sa mga yunit ng system SI:

nasaan ang electrostatic potential (in volts), - volumetric density ng singil(V mga palawit bawat metro kubiko), at - vacuum (sa farads bawat metro).

11. Enerhiya ng isang sistema ng fixed point electric charges.

Enerhiya ng isang sistema ng mga fixed point charge. Tulad ng alam na natin, ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan ng electrostatic ay konserbatibo; Nangangahulugan ito na ang sistema ng mga singil ay may potensyal na enerhiya. Hahanapin natin ang potensyal na enerhiya ng isang sistema ng dalawang fixed point charges Q 1 at Q 2 na nasa layo r mula sa isa't isa. Ang bawat isa sa mga singil na ito sa larangan ng isa ay may potensyal na enerhiya (ginagamit namin ang solitary charge potential formula): kung saan ang φ 12 at φ 21 ay, ayon sa pagkakabanggit, ang mga potensyal na nilikha ng charge Q 2 sa punto kung saan ang charge Q 1 at ang charge Q 1 sa punto kung saan matatagpuan ang charge Q 2. Ayon sa, at samakatuwid W 1 \u003d W 2 \u003d W at Pagdaragdag sa aming sistema ng dalawang singil nang sunud-sunod ang mga singil Q 3 , Q 4 , ... , maaari naming patunayan na sa kaso ng n mga nakapirming singil, ang enerhiya ng pakikipag-ugnayan ng sistema ng mga singil sa punto ay katumbas ng (1) kung saan ang φ i ay ang potensyal na nilikha sa punto kung saan matatagpuan ang charge Q i, sa lahat ng mga singil, maliban sa i-th one.

12. Dipole sa isang electric field. Mga molekulang polar at non-polar. Polariseysyon ng dielectrics. Polarisasyon. Ferroelectrics.

Kung ang isang dielectric ay inilagay sa isang panlabas na electric field, pagkatapos ito ay nagiging polarized, ibig sabihin, ito ay nakakakuha ng isang non-zero dipole moment pV=∑pi kung saan ang p ay ang dipole moment ng isang molekula. Upang makagawa ng isang quantitative na paglalarawan ng polariseysyon ng isang dielectric, ipinakilala ang isang dami ng vector - polariseysyon, na tinukoy bilang ang dipole moment ng isang unit volume ng dielectric:

Ito ay kilala mula sa karanasan na para sa isang malaking klase ng dielectrics (maliban sa ferroelectrics, tingnan sa ibaba), ang polarization P ay nakasalalay sa linearly sa lakas ng field E. Kung ang dielectric ay isotropic at ang E ay ayon sa bilang na hindi masyadong malaki, kung gayon

Ferroelectrics- mga dielectric na may kusang (kusang) polariseysyon sa isang tiyak na hanay ng temperatura, i.e. polariseysyon sa kawalan ng panlabas na larangan ng kuryente. Kasama sa Ferroelectrics, halimbawa, ang Rochelle salt NaKC 4 H 4 O 6 4H 2 O na pinag-aralan nang detalyado ni I. V. Kurchatov (1903-1960) at P. P. Kobeko (1897-1954) at barium titanate ВаТiO 3.

Polariseysyon ng dielectrics- isang kababalaghan na nauugnay sa isang limitadong paglilipat ng pinagsama singil V dielectric o sa pamamagitan ng pagliko ng kuryente dipoles, kadalasan sa ilalim ng impluwensya ng isang panlabas electric field, minsan sa ilalim ng impluwensya ng iba pang panlabas na pwersa o kusang-loob.

Ang polariseysyon ng dielectrics ay nailalarawan sa pamamagitan ng electric polarization vector . Ang pisikal na kahulugan ng electric polarization vector ay dipole moment, bawat yunit ng dami ng dielectric. Minsan ang polarization vector ay panandaliang tinutukoy bilang simpleng polarization.

electric dipole- isang idealized electrically neutral system, na binubuo ng point at pantay sa absolute value positive at negative mga singil sa kuryente.

Sa madaling salita, ang isang electric dipole ay isang koleksyon ng dalawang magkasalungat na punto na singil na katumbas ng ganap na halaga, na matatagpuan sa ilang distansya mula sa isa't isa.

Ang produkto ng isang vector na nakuha mula sa isang negatibong singil patungo sa isang positibo sa pamamagitan ng ganap na halaga ng mga singil ay tinatawag na dipole moment:

Sa isang panlabas na electric field, ang isang sandali ng mga puwersa ay kumikilos sa isang electric dipole, na may posibilidad na paikutin ito upang ang dipole moment ay lumiliko sa direksyon ng field.

Ang potensyal na enerhiya ng isang electric dipole sa isang (pare-pareho) electric field ay (Sa kaso ng isang hindi homogenous na patlang, nangangahulugan ito na ito ay nakasalalay hindi lamang sa sandali ng dipole - ang magnitude at direksyon nito, kundi pati na rin sa lokasyon, ang punto kung saan matatagpuan ang dipole).

Malayo sa electric dipole, ang intensity nito electric field bumababa sa distansya, ibig sabihin, mas mabilis kaysa singil sa punto ().

Anumang pangkalahatang neutral na sistemang elektrikal na naglalaman ng mga singil sa kuryente, sa ilang pagtataya (iyon ay, aktwal na nasa dipole approximation) ay maaaring ituring bilang isang electric dipole na may isang sandali kung saan ang singil ng -th elemento, ay ang radius vector nito. Sa kasong ito, ang pagtatantya ng dipole ay magiging tama kung ang distansya kung saan pinag-aralan ang electric field ng system ay malaki kumpara sa mga katangiang sukat nito.

mga polar substance V kimika - mga sangkap, mga molekula nagmamay ari electric dipole moment. Ang mga polar na sangkap, kung ihahambing sa mga di-polar, ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang mataas ang dielectric na pare-pareho(higit sa 10 sa likidong bahagi), nadagdagan temperaturang kumukulo At Temperaturang pantunaw.

Ang dipole moment ay kadalasang nangyayari dahil sa iba't ibang electronegativity bumubuo ng isang molekula mga atomo, dahil dito mga koneksyon sa molekula makuha polarity. Gayunpaman, ang pagkuha ng isang dipole moment ay nangangailangan hindi lamang ang polarity ng mga bono, kundi pati na rin ang kanilang kaukulang lokasyon sa kalawakan. Ang mga molekula ay may hugis ng mga molekula mitein o carbon dioxide, ay hindi polar.

Polar solvents pinaka kusa matunaw polar substance, at mayroon ding kakayahan solvate mga ion. Ang mga halimbawa ng polar solvent ay tubig, mga alak at iba pang mga sangkap.

13. Lakas ng electric field sa dielectrics. pag-aalis ng kuryente. Gauss's theorem para sa field sa dielectrics.

Ang lakas ng electrostatic field, ayon sa (88.5), ay depende sa mga katangian ng medium: sa isang homogenous na isotropic medium, ang field strength E ay inversely proportional sa . Vektor ng pag-igting E, na dumadaan sa hangganan ng dielectrics, ay sumasailalim sa isang biglaang pagbabago, sa gayon ay lumilikha ng abala sa pagkalkula ng mga electrostatic na patlang. Samakatuwid, ito ay naging kinakailangan, bilang karagdagan sa intensity vector, upang makilala din ang patlang electric displacement vector, na para sa isang electrically isotropic medium, ayon sa kahulugan, ay katumbas ng

Gamit ang mga formula (88.6) at (88.2), ang electric displacement vector ay maaaring ipahayag bilang

Ang yunit ng electrical displacement ay isang palawit bawat metro kuwadrado (C / m 2).

Isaalang-alang kung ano ang maaaring nauugnay sa electric displacement vector. Ang mga nakagapos na singil ay lumilitaw sa isang dielectric sa pagkakaroon ng isang panlabas na electrostatic field na nilikha ng isang sistema ng mga libreng singil sa kuryente, ibig sabihin, sa isang dielectric, isang karagdagang larangan ng mga nakagapos na mga singil ay nakapatong sa electrostatic na larangan ng mga libreng singil. Field ng resulta sa isang dielectric ay inilarawan ng field strength vector E, at samakatuwid ito ay nakasalalay sa mga katangian ng dielectric. Vector D inilalarawan ang nabuong electrostatic field walang bayad. Ang mga nakatali na singil na nagmumula sa dielectric, gayunpaman, ay maaaring maging sanhi ng muling pamamahagi ng mga libreng singil na lumilikha ng isang field. Samakatuwid, ang vector D nailalarawan ang electrostatic field na nilikha walang bayad(i.e., sa isang vacuum), ngunit sa kanilang pamamahagi sa espasyo, which is sa pagkakaroon ng isang dielectric.

Pareho sa field E, patlang D inilalarawan kasama ng mga linya ng pag-aalis ng kuryente, ang direksyon at densidad nito ay natutukoy nang eksakto sa parehong paraan tulad ng para sa mga linya ng pag-igting (tingnan ang § 79).

Mga linya ng vector E maaaring magsimula at magtapos sa anumang mga singil - libre at nakatali, habang ang mga linya ng vector D - lamang sa mga libreng singil. Sa pamamagitan ng mga lugar ng field kung saan matatagpuan ang mga nakatali na singil, ang mga linya ng vector D pumasa nang walang pagkaantala.

Para sa arbitraryo sarado ibabaw S daloy ng vector D sa pamamagitan ng ibabaw na ito

saan D n- projection ng vector D sa normal n sa site d S.

Gauss theorem Para sa electrostatic field sa isang dielectric:

(89.3)

ibig sabihin, ang daloy ng displacement vector ng electrostatic field sa dielectric sa pamamagitan ng arbitrary closed surface ay katumbas ng algebraic sum ng nakapaloob sa loob ng surface na ito. libre mga singil sa kuryente. Sa form na ito, ang Gauss theorem ay may bisa para sa isang electrostatic field kapwa para sa homogenous at isotropic, at para sa inhomogeneous at anisotropic media.

Para sa vacuum D n =  0 E n ( =1), pagkatapos ay ang intensity vector flux E sa pamamagitan ng isang di-makatwirang saradong ibabaw (cf. (81.2)) ay

Dahil ang mga mapagkukunan ng patlang E sa medium ay parehong libre at nakatali na mga singil, pagkatapos ay ang Gauss theorem (81.2) para sa field E sa pinaka-pangkalahatang anyo ay maaaring isulat bilang

kung saan, ayon sa pagkakabanggit, ang mga algebraic na kabuuan ng libre at nakatali na mga singil na sakop ng isang saradong ibabaw S. Gayunpaman, ang formula na ito ay hindi katanggap-tanggap para sa paglalarawan ng field E sa isang dielectric, dahil ito ay nagpapahayag ng mga katangian ng isang hindi kilalang field E sa pamamagitan ng mga nakatali na singil, na, naman, ay tinutukoy nito. Muli nitong pinatutunayan ang pagiging angkop ng pagpapakilala ng electric displacement vector.

. Lakas ng electric field sa isang dielectric.

Alinsunod sa prinsipyo ng superposisyon ang electric field sa dielectric ay vectorially na binubuo ng external field at ang field ng polarization charges (Fig. 3.11).

o sa ganap na termino

Nakikita namin na ang magnitude ng lakas ng field sa isang dielectric ay mas mababa kaysa sa isang vacuum. Sa madaling salita, anumang dielectric humihina panlabas na electric field.

Fig.3.11. Electric field sa isang dielectric.

Electric field induction , kung saan , , iyon ay . Sa kabilang banda, saan natin nahanap iyon ε 0 E 0 = ε 0 εE at, dahil dito, ang lakas ng electric field sa isotropic ang dielectric ay:

Ang formula na ito ay nagpapakita pisikal na kahulugan permittivity at nagpapakita na ang lakas ng patlang ng kuryente sa dielectric ay mga oras mas mababa kaysa sa isang vacuum. Mula dito ay sumusunod sa isang simpleng panuntunan: upang isulat ang mga formula ng electrostatics sa isang dielectric, ito ay kinakailangan sa kaukulang mga formula ng vacuum electrostatics sa tabi ng ibigay .

Sa partikular, Batas ng Coulomb sa scalar form ay nakasulat bilang:

14. Kapasidad ng kuryente. Capacitors (flat, spherical, cylindrical), ang kanilang mga kapasidad.

Ang kapasitor ay binubuo ng dalawang konduktor (mga plato), na pinaghihiwalay ng isang dielectric. Ang kapasidad ng kapasitor ay hindi dapat maapektuhan ng mga nakapalibot na katawan, kaya ang mga konduktor ay hugis upang ang patlang na nilikha ng mga naipon na singil ay puro sa isang makitid na puwang sa pagitan ng mga capacitor plate. Ang kundisyong ito ay natutugunan ng: 1) dalawang flat plate; 2) dalawang concentric spheres; 3) dalawang coaxial cylinders. Samakatuwid, depende sa hugis ng mga plato, ang mga capacitor ay nahahati sa flat, spherical at cylindrical.

Dahil ang patlang ay puro sa loob ng kapasitor, ang mga linya ng pag-igting ay nagsisimula sa isang plato at nagtatapos sa isa, kaya ang mga libreng singil na lumabas sa iba't ibang mga plato ay pantay sa magnitude at kabaligtaran ng tanda. Sa ilalim kapasidad Ang kapasitor ay nauunawaan bilang isang pisikal na dami na katumbas ng ratio ng singil na Q na naipon sa kapasitor sa potensyal na pagkakaiba (φ 1 - φ 2) sa pagitan ng mga plato nito: (1) Hanapin ang capacitance ng isang flat capacitor, na binubuo ng dalawang parallel na metal plate na may lugar na S bawat isa, na matatagpuan sa layo d mula sa isa't isa at may mga singil +Q. Kung ipagpalagay natin na ang distansya sa pagitan ng mga plato ay maliit kumpara sa kanilang mga linear na sukat, kung gayon ang mga epekto sa gilid sa mga plato ay maaaring mapabayaan at ang patlang sa pagitan ng mga plato ay maaaring ituring na pare-pareho. Ito ay matatagpuan gamit ang field potential formula ng dalawang infinite parallel oppositely charged planes φ 1 -φ 2 =σd/ε 0 . Dahil sa pagkakaroon ng isang dielectric sa pagitan ng mga plato: (2) kung saan ang ε ay ang permittivity. Pagkatapos mula sa formula (1), pinapalitan ang Q=σS, na isinasaalang-alang (2), nahanap namin ang isang expression para sa kapasidad ng isang flat capacitor: (3) Upang matukoy ang kapasidad ng isang cylindrical capacitor, na binubuo ng dalawang guwang na coaxial cylinders na may radii r 1 at r 2 (r 2 > r 1), ang isa ay muling ipinasok sa iba pang mga epekto, na isinasaalang-alang ang iba pang mga epekto. kumikilos lamang sa pagitan ng mga cylindrical plate. Ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga plato ay kinakalkula ng formula para sa potensyal na pagkakaiba ng patlang ng isang unipormeng sisingilin na walang katapusan na silindro na may linear density τ =Q/ l (l- ang haba ng mga plato). Sa pagkakaroon ng isang dielectric sa pagitan ng mga plato, ang potensyal na pagkakaiba (4) Pagpapalit (4) sa (1), nakita namin ang expression para sa kapasidad ng isang cylindrical capacitor: (5) Upang mahanap ang kapasidad ng isang spherical capacitor, na binubuo ng dalawang concentric plate na pinaghihiwalay ng isang spherical r2 dielectric na layer, ginagamit namin ang formula ng r2 r1 potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng dalawang pormula r1 potensyal na pagkakaiba. ) mula sa gitna ng isang naka-charge na spherical surface. Sa pagkakaroon ng isang dielectric sa pagitan ng mga plato, ang potensyal na pagkakaiba (6) Pagpapalit (6) sa (1), nakukuha natin

Kapasidad ng kuryente- isang katangian ng isang konduktor, isang sukatan ng kakayahang maipon singil ng kuryente. Sa teorya ng mga de-koryenteng circuit, ang capacitance ay ang mutual capacitance sa pagitan ng dalawang conductor; parameter ng capacitive elemento ng electrical circuit, na ipinakita sa anyo ng isang dalawang-terminal na network. Ang kapasidad na ito ay tinukoy bilang ang ratio ng magnitude ng electric charge sa potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga konduktor na ito.

Sa sistema SI ang kapasidad ay sinusukat sa farads. Sa sistema GHS V sentimetro.

Para sa isang solong konduktor, ang kapasidad ay katumbas ng ratio ng singil ng konduktor sa potensyal nito, sa pag-aakalang lahat ng iba pang konduktor walang katapusan inalis at na ang potensyal ng isang punto sa infinity ay kinuha katumbas ng zero. Sa anyong matematikal, ang kahulugang ito ay may anyo

saan- singilin, ay ang potensyal ng konduktor.

Ang kapasidad ay tinutukoy ng mga geometric na sukat at hugis ng konduktor at ang mga de-koryenteng katangian ng kapaligiran (ang dielectric na pare-pareho nito) at hindi nakasalalay sa materyal ng konduktor. Halimbawa, ang kapasidad ng isang conducting ball ng radius R ay katumbas ng (sa sistema ng SI):

saan ε 0 - de-koryenteng pare-pareho, ε - .

Ang konsepto ng kapasidad ay nalalapat din sa isang sistema ng mga konduktor, sa partikular, sa isang sistema ng dalawang konduktor na pinaghihiwalay ng dielectric o vacuum, - Para kapasitor. Sa kasong ito kapwa kapasidad ang mga konduktor na ito (mga plate ng kapasitor) ay magiging katumbas ng ratio ng singil na naipon ng kapasitor sa potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga plato. Para sa isang flat capacitor, ang capacitance ay:

saan S- ang lugar ng isang lining (pinapalagay na sila ay pantay-pantay), d- ang distansya sa pagitan ng mga plato, ε - relatibong permittivity kapaligiran sa pagitan ng mga plato, ε 0 = 8.854 10 −12 f/m - de-koryenteng pare-pareho.

Kapasitor(mula sa lat. condensare- "compact", "kapal") - bipolar na may tiyak na kahulugan mga lalagyan at maliit na ohmic kondaktibiti; kagamitan sa imbakan singilin at enerhiya ng electric field. Ang kapasitor ay isang passive electronic component. Karaniwang binubuo ng dalawang plate-shaped electrodes (tinatawag na mga nakaharap), hiwalay dielectric, ang kapal nito ay maliit kumpara sa mga sukat ng mga plato.

15. Koneksyon ng mga capacitor (parallel at series)

Bilang karagdagan sa ipinapakita sa Fig. 60 at 61, gayundin sa fig. 62, at ang parallel na koneksyon ng mga capacitor, kung saan ang lahat ng positibo at lahat ng negatibong mga plato ay konektado sa isa't isa, kung minsan ang mga capacitor ay konektado sa serye, ibig sabihin, upang ang negatibong plato kanin. 62. Koneksyon ng mga capacitor: a) parallel; b) sunud-sunod ang unang kapasitor ay konektado sa positibong plato ng pangalawa, ang negatibong plato ng pangalawa - sa positibong plato ng pangatlo, atbp. (Larawan 62, b). Sa kaso ng isang parallel na koneksyon, ang lahat ng mga capacitor ay sinisingil sa parehong potensyal na pagkakaiba U, ngunit ang mga singil sa mga ito ay maaaring magkaiba. Kung ang kanilang mga kapasidad ay katumbas ng C1, C2, ..., Cn, kung gayon ang mga kaukulang singil ay magiging Ang kabuuang singil sa lahat ng mga capacitor at, samakatuwid, ang kapasidad ng buong sistema ng mga capacitor (35.1) Kaya, ang kapasidad ng isang pangkat ng mga capacitor na konektado sa parallel ay katumbas ng kabuuan ng mga kapasidad ng mga indibidwal na capacitor. Sa kaso ng mga capacitor na konektado sa serye (Fig. 62, b), ang mga singil sa lahat ng mga capacitor ay pareho. Sa katunayan, kung ilalagay natin, halimbawa, ang isang singil +q sa kaliwang plato ng unang kapasitor, pagkatapos ay dahil sa induction, isang singil -q ay lilitaw sa kanang plato nito, at isang singil +q ay lilitaw sa kaliwang plato ng pangalawang kapasitor. Ang pagkakaroon ng singil na ito sa kaliwang plato ng pangalawang kapasitor, muli dahil sa induction, ay lumilikha ng isang singil -q sa kanang plato nito, at isang singil + q sa kaliwang plato ng ikatlong kapasitor, atbp Kaya, ang singil ng bawat isa sa mga capacitor na konektado sa serye ay katumbas ng q. Ang boltahe sa bawat isa sa mga capacitor na ito ay tinutukoy ng kapasidad ng kaukulang kapasitor: kung saan ang Ci ay ang kapasidad ng isang kapasitor. Ang kabuuang boltahe sa pagitan ng matinding (libre) na mga plato ng buong pangkat ng mga capacitor Samakatuwid, ang kapasidad ng buong sistema ng mga capacitor ay tinutukoy ng expression (35.2) Mula sa formula na ito makikita na ang kapasidad ng isang pangkat ng mga capacitor na konektado sa serye ay palaging mas mababa kaysa sa kapasidad ng bawat isa sa mga capacitor na ito nang paisa-isa.

16. Electric field energy at ang bulk density nito.

Enerhiya ng electric field. Ang enerhiya ng isang sisingilin na kapasitor ay maaaring ipahayag sa mga tuntunin ng mga dami na nagpapakilala sa electric field sa puwang sa pagitan ng mga plato. Gawin natin ito gamit ang halimbawa ng isang flat capacitor. Ang pagpapalit ng expression para sa kapasidad sa formula para sa enerhiya ng isang kapasitor ay nagbibigay

Pribado U / d katumbas ng lakas ng patlang sa puwang; trabaho S· d ay ang lakas ng tunog V inookupahan ng field. Kaya naman,

Kung ang patlang ay pare-pareho (na kung saan ay ang kaso sa isang flat capacitor sa isang distansya d mas maliit kaysa sa mga linear na sukat ng mga plato), kung gayon ang enerhiya na nakapaloob dito ay ipinamamahagi sa espasyo na may pare-parehong density w. Pagkatapos bulk density ng enerhiya electric field ay

Kung isasaalang-alang ang kaugnayan, maaari tayong sumulat

Sa isang isotropic dielectric, ang mga direksyon ng mga vectors D At E tugma at Palitan ang expression , nakukuha namin

Ang unang termino sa expression na ito ay tumutugma sa density ng enerhiya ng field sa vacuum. Ang pangalawang termino ay ang enerhiya na ginugol sa polariseysyon ng dielectric. Ipakita natin ito sa pamamagitan ng halimbawa ng isang nonpolar dielectric. Ang polarization ng isang nonpolar dielectric ay ang mga singil na bumubuo sa mga molekula ay inilipat mula sa kanilang mga posisyon sa ilalim ng impluwensya ng isang electric field. E. Bawat dami ng yunit ng dielectric, ang trabaho ay ginugol sa pag-aalis ng mga singil q ako sa pamamagitan ng d r ako, ay

Ang expression sa mga bracket ay ang dipole moment bawat unit volume o ang polarization ng dielectric R. Kaya naman, . Vector P naka-link sa vector E ratio . Ang pagpapalit ng expression na ito sa formula para sa trabaho, nakukuha namin

Nang maisagawa ang pagsasama, tinutukoy namin ang gawaing ginugol sa polariseysyon ng isang dami ng yunit ng dielectric

Ang pag-alam sa density ng enerhiya ng field sa bawat punto, maaari mong mahanap ang enerhiya ng field na nakapaloob sa anumang volume V. Upang gawin ito, kailangan mong kalkulahin ang integral:

17. Direktang electric current, ang mga katangian at kondisyon ng pagkakaroon nito. Batas ng Ohm para sa isang homogenous na seksyon ng isang circuit (integral at differential forms)

Para sa pagkakaroon ng isang direktang electric current, ang pagkakaroon ng mga libreng sisingilin na particle at ang pagkakaroon ng kasalukuyang pinagmumulan ay kinakailangan. kung saan ang conversion ng anumang uri ng enerhiya sa enerhiya ng isang electric field ay isinasagawa.

Kasalukuyang pinagmulan - isang aparato kung saan ang anumang uri ng enerhiya ay na-convert sa enerhiya ng isang electric field. Sa kasalukuyang pinagmulan, kumikilos ang mga panlabas na puwersa sa mga sisingilin na particle sa isang closed circuit. Ang mga dahilan para sa paglitaw ng mga panlabas na puwersa sa iba't ibang kasalukuyang mga mapagkukunan ay iba. Halimbawa, sa mga baterya at galvanic na mga cell, ang mga panlabas na puwersa ay lumitaw dahil sa daloy ng mga reaksiyong kemikal, sa mga generator ng mga halaman ng kuryente ay bumangon sila kapag ang isang konduktor ay gumagalaw sa isang magnetic field, sa mga photocell - kapag ang ilaw ay kumikilos sa mga electron sa mga metal at semiconductors.

Ang electromotive force ng kasalukuyang pinagmulan tinatawag na ratio ng gawain ng mga panlabas na puwersa sa halaga ng positibong singil na inilipat mula sa negatibong poste ng kasalukuyang pinagmumulan hanggang sa positibo.