Что является источником электростатического поля

основные свойства электрического поля ?

1. Источником электрического поля являются электрические заряды и переменные магнитные поля, с которыми данное электрическое поле неразрывно связано; источником электростатического поля являются только неподвижные электрические заряды.

2. Электрическое поле действует на внесенные в него заряды с некоторой силой.

3. Электрическое поле распространяется в пространстве с конечной скоростью, которая в вакууме равна скорости света c = 3 ∙ 108 м/с.

Остальные ответы

Св-ва электрического поля:

1) Создаётся электрическими зарядами
2) Электрическое поле материально
3) Обнаруживается по действию на другие электрически заряженные тела
4) Сильное вблизи заряда, создающего электрическое поле

§ 18. Электростатическое поле

Заряженные тела и частицы, которые кратко называют зарядами, взаимодействуют друг с другом. Это подтверждают многочисленные опыты, а закон Кулона позволяет определить силы взаимодействия неподвижных точечных зарядов. Но что является причиной подобного взаимодействия, каков его механизм?

Первым, кто догадался, что «тела действуют друг на друга на расстоянии посредством обращения окружающей среды в состояние напряжения», был выдающийся английский учёный Майкл Фарадей (1791–1867). Обобщая результаты собственных исследований, проведённых с 1832 по 1852 г., Фарадей ввёл в физику новое понятие — поле. Он рассматривал поле как материальную среду, которая является посредником при любых взаимодействиях удалённых друг от друга тел.

По современным представлениям, электрический заряд наделяет окружающее пространство особыми физическими свойствами — создаёт электрическое поле. Этот заряд называют источником поля и часто обозначают символом Q. Основным свойством электрического поля является его действие некоторой силой на внесённый в него заряд. Иначе говоря, заряды не действуют друг на друга непосредственно. Взаимодействие электрических зарядов осуществляется посредством создаваемых ими полей.

Так, например, при взаимодействии неподвижных электрических зарядов электростатическое поле заряда q₁ действует некоторой силой на заряд q₂, а поле заряда q₂ действует на заряд q₁. Эти взаимодействия передаются не мгновенно, а с конечной скоростью, равной скорости света в вакууме . По мере удаления от заряда-источника поле ослабевает.

Электростатическое поле — поле, создаваемое неподвижными относительно используемой инерциальной системы отсчёта электрическими зарядами.

Электростатическое поле существует в пространстве, окружающем неподвижные заряды, неразрывно с ними связано и не изменяется со временем. Силу, которой поле действует на вносимый в него электрический заряд, называют электрической силой или кулоновской силой.

Чтобы исследовать электростатическое поле, создаваемое зарядом Q, в него помещают заряд q₀, называемый пробным. Под пробным зарядом понимают заряд, модуль которого достаточно мал () и собственное поле не меняет существенно распределения остальных зарядов, создающих исследуемое поле. Пробный заряд должен быть точечным, чтобы можно было исследовать поле в малых областях пространства. Пробный заряд может быть как положительным, так и отрицательным.

Отметим, что свойство электрического поля воздействовать некоторой силой проявляется не только в точке, в которой находится пробный заряд q₀. Это свойство присуще всем точкам поля, создаваемого зарядом Q.

Используя пробный заряд q₀, можно количественно охарактеризовать электростатическое поле, создаваемое любым заряженным телом, указав модуль и направление силы, действующей на заряд q₀ в любой точке поля.

От теории к практике

Сравните гравитационное и электростатическое взаимодействия тел. Заполните таблицу в тетради.

Вопрос	Взаимодействие
	гравитационное	электростатическое
Между какими телами возможно?
Каков характер?
Зависит ли от среды?
Что является источником?
Каков знак источника?
Как велика интенсивность?
Как можно определить модуль сил?
Для каких тел справедливы законы?

Из истории физики

По мнению А. Эйнштейна, идея поля была самым важным открытием со времён Ньютона. Он писал, что «надо иметь могучий дар научного предвидения, чтобы распознать, что в описании электрических явлений не заряды и не частицы описывают суть явлений, а скорее пространство между зарядами и частицами». Фарадей создал концепцию электромагнитного поля, основанную на конечной скорости распространения любых взаимодействий. Математическую завершённость идее Фарадея придал его гениальный соотечественник и преемник Джеймс клерк Максвелл (1831–1879).

1. Какие факты подтверждают существование электрического поля?

2. Какое поле называют электростатическим?

3. Каковы основные особенности электростатического поля?

Физика. 10 класс

Мы уже обсуждали сходство и различие гравитационного и электростатического взаимодействий. Следует отметить ещё одно их существенное различие. От сил тяготения нельзя защититься. Нет такого убежища, в котором бы силы тяготения не действовали. А вот получить надёжную защиту от электростатических сил вполне возможно. Такую защиту может обеспечить любой проводник. Так какие же свойства проводников позволяют использовать их для электростатической защиты?

Проводники в электростатическом поле. В металлах свободными заряженными частицами являются электроны. Это происходит потому, что электроны, находящиеся на внешних оболочках атомов, утрачивают связи со своими атомами и могут относительно свободно передвигаться по всему объёму металла.

Выясним, что происходит в однородном металлическом проводнике, если его внести в электростатическое поле. Для этого поместим металлический проводник А в электростатическое поле, созданное двумя заряженными пластинами В и С ( рис. 118.2 ). Напряжённость этого поля направлена от положительно заряженной пластины В к отрицательно заряженной пластине С. Под действием электрических сил свободные электроны наряду с непрекращающимся тепловым движением начнут двигаться упорядоченно. Они будут накапливаться слева у поверхности проводника А, создавая там избыточный отрицательный заряд. Недостаток электронов на правой стороне проводника приведёт к возникновению на ней избыточного положительного заряда.

Перераспределившиеся заряды создают собственное электрическое поле . Линии напряжённости этого поля в проводнике направлены в сторону, противоположную линиям напряжённости внешнего поля . Упорядоченное перемещение свободных электронов в проводнике прекратится, если собственное поле скомпенсирует внешнее . В этом случае напряжённость результирующего поля внутри проводника станет равной нулю, т. е. электростатическое поле в проводнике исчезнет.

Следовательно, электростатическое поле внутри проводника отсутствует. Таким образом, проводник — одна из моделей, используемых в электростатике, описывающая однородное тело, внутри которого напряжённость электростатического поля равна нулю.

Суммарный заряд любой внутренней области проводника равен нулю и не влияет на распределение зарядов на его поверхности и на напряжённость поля внутри проводника. На этом свойстве проводников основана электростатическая защита. Чтобы защитить чувствительные к электрическому полю приборы, их помещают внутрь заземлённых полых проводников со сплошными или сетчатыми стенками. Чаще, однако, экранируют не приборы, а сам источник электрического поля, от нежелательного воздействия которого необходимо защитить расположенные поблизости устройства.

От теории к практике

На рисунке 118.3 представлено поперечное сечение полой проводящей призмы. Призма заряжена отрицательно. В какой области (областях) — А, В или С — напряжённость электростатического поля не равна нулю?

Следствием того, что напряжённость электростатического поля внутри однородного проводника равна нулю, является то, что потенциал всех точек проводника одинаков. В самом деле, если напряжённость поля равна нулю, то разность потенциалов между любыми двумя точками проводника равна нулю. Поэтому можно оперировать потенциалом проводника, не указывая конкретную точку, в которой он определён.

Что является источником электрического поля

Любой положительный или отрицательный заряд создает вокруг себя электрическое поле. Следовательно, источником стационарного электрического поля является неподвижный заряд. Параметры такого поля можно рассчитать, используя закон Кулона. Электродинамика рассматривает также и движущиеся заряды. В этом случае наряду с электрическим возникает еще магнитное поле. Все взаимодействия в электромагнитном поле описывают уравнения Максвелла.

Условия образования электрополя

Виды источников электроэнергии

Учитывая способ преобразования энергии, можно выделить несколько видов источников тока. Они используют разные принципы, что отражается на сфере применения и особенностях работы.

Виды источников тока

Механический источник тока

Установки, которые преобразуют механическую энергию в электрическую, появились у людей раньше других. К первой модели относится электрофорная машина. Ее работа основана на явлении электромагнитной индукции. Сама установка состоит из пары дисков. Они размещены параллельно друг другу. Фольга, которой покрыты участки дисков, служит в качестве проводника. На небольших пластинках накапливается заряд. Первоначально он небольшой, но диски вращаются в противоположных направлениях, что приводит к росту потенциалов.

Электрофорная машина

Электрофорная машина отлично подходит для демонстрации, поэтому часто встречается в учебных заведениях. Иногда подобные приборы применяют для устранения индукционных зарядов на поверхности жидкостей. В реальной жизни чаще используют генераторы. Они способны как преобразовывать электрическую энергию в механическую, так и наоборот. Этим явление можно воспользоваться, чтобы получить необходимое напряжение.

По типу различают генераторы постоянного и переменного тока. Последние, в свою очередь, делятся на однофазные и трехфазные. Топливом служит бензин, газ или дизель. Сгорая топливо приводит в движение коленчатый вал. Также внутри находится магнит и замкнутый проводящий контур. В иных случаях электродвигатель может состоять только из обмоток. Вращение одного из элементов и ведет к появлению тока в контуре за счет изменения его положения в магнитном поле. Такие источники для создания электрического поля можно встретить в быту и на предприятиях. Часто бензиновые генераторы устанавливают в домах или больницах для применения при перебоях в поставках электроэнергии.

Электромеханический генератор

Электромеханические преобразователи можно разделить на емкостные и индуктивные. Также существуют пьезоэлектрические преобразователи. Они применяются в зажигалках, излучателях ультразвука, датчиках и прочих устройствах. Грани кристалла при сжатии могут скапливать заряд, что называют прямым пьезоэффектом.

Тепловой источник тока

Преобразование внутренней энергии в электрическую используется в различных датчиках. В качестве примера можно назвать термопару. Ее конструкция проста: две проволоки, материалами для которых служат разные металлы, спаивают с одного конца. Ко второму концу каждого из проводников можно подключить клеммы измерительного прибора. Тогда при нагревании спаянного конца можно зафиксировать разницу потенциалов.

Схема термопары

Термоэлектрический эффект часто применяется в бытовых приборах. Он позволяет автоматически регулировать нагрев утюгов, паяльников и радиаторов. Также термопары распространены в промышленном оборудовании. От характеристик металла зависит температура, при которой можно эксплуатировать датчик. Например, термопара, состоящая из хромеля и алюмеля, подойдет для работы в диапазоне от -200 до +1300 градусов по Цельсию.

По типу спайки термопары делят на три категории: с изолированным, неизолированным и открытым наконечником. Первый вариант устойчив к воздействию среды. Последний же обладает лучшим временем отклика.

Химический источник тока

Если электрическая энергия выделяется в результате какой-либо химической реакции, то говорят о химических источниках тока. Их делят на три категории:

• гальванические элементы, реакция внутри которых необратима;
• аккумуляторы похожи на предыдущий тип, но могут использоваться неоднократно;
• топливные элементы подходят для длительной работы: вещества для реакции поступают постоянно, а отработанная часть своевременно удаляется из камеры.

Внутри химического источника ЭДС находятся катод, анод и электролит.

Устройство химического ИТ

Для химических элементов характерен эффект саморазряда. Оставленная без нагрузки батарейка постепенно будет терять энергию. Тот же эффект ярко выражен и у аккумуляторов.

Химический источник тока в быту встречается в формате батареек. Существует множество их моделей определенной формы и с заданным напряжением на клеммах. Они могут применяться в градусниках, часах, пультах и прочих приборах.

Аккумулятор

Особенность аккумуляторов состоит в том, что в отличие от простого химического источника их можно перезаряжать. По составу их делят на:

• Литий-ионные. Такой вариант встречается в большинстве мобильных гаджетов. Аккумулятор не требует обслуживания, обладает высокой токоотдачей и низким саморазрядом. Он выдерживает более 1000 циклов заряда-разряда.
• Щелочные. NiCd и NiMh могут применять для питания портативных приборов. По сравнению с Li-ion неплохо выдерживают отрицательные температуры.
• Свинцово-кислотные. За счет невысокой цены получили широкое распространение в разных сферах. Используются там, где нет жестких требований к размерам, например, в автомобилях. Они выдерживают более 500 циклов (в некоторых случаях до нескольких тысяч).

Аккумуляторы встречаются в автомобилях, пылесосах, смартфонах и прочих повседневно используемых устройствах. От типа аккумулятора зависит уровень саморазряда, способность сохранять емкость при различных температурах и прочие особенности.

Аккумулятор

Световой источник тока

Некоторые источники могут создавать электрическое поле под воздействием светового потока. Такое явление называется фотоэлектронной эмиссии. Переняв энергию от фотона, некоторые атомы могут «терять» электроны, что и приводит к появлению тока в цепи. Примером являются солнечные батареи.

Солнечные батареи

Вариант получения энергии с помощью солнечных батарей считается экологичным, поэтому применяется во многих странах. Панели, размещенные на крышах зданий, позволяют покрыть часть потребностей в энергии и, соответственно, снизить нагрузку на городскую сеть. Работа солнечных батарей зависит от особенностей климата. Ночью такой вариант применить не получится.