Conceptul de câmp electronic
Este clar că în spațiul din jurul încărcărilor electronice acționează forțele câmpului electron.
Nenumărate experimente pe corpuri încărcate confirmă complet acest lucru. Spațiul din jurul oricărui corp încărcat este un câmp electronic în care acționează forțele electronice.
Direcția forțelor de câmp se numește linii de forță ale câmpului electron. Prin urmare, cred că în mod condiționat
câmpul electronic este o colecție de linii de forță.
Câmpurile puternice au anumite calități:
Forțele de siguranță vin întotdeauna dintr-un corp încărcat pozitiv, dar intră într-un corp încărcat negativ;
ele ies în toate direcțiile perpendiculare pe suprafața corpului încărcat și intră perpendicular în el;
fâșiile de putere ale celor două corpuri încărcate, par a fi respinse una de cealaltă și, spre deosebire de cele încărcate, sunt atrase.
Benzile de putere ale câmpului de electroni sunt întotdeauna deschise, deoarece se rup pe suprafața corpurilor încărcate. Corpurile încărcate electric conduc interacțiunea împreună: spre deosebire de încărcarea încărcată și încărcată cu aceeași încărcare respingă.
Forța de atracție sau repulsie depinde de magnitudinea acuzațiilor corpurilor și de distanța dintre ele.
Dacă spațiul dintre corpuri nu este aer, ci un alt dielectric, adică un non-conductor de energie electrică, atunci forța de interacțiune dintre corpuri va scădea.
Valoarea care caracterizează caracteristicile dielectricului și care prezintă,
de câte ori forța de interacțiune dintre taxe va crește, dacă este dată
dielectricul este înlocuit cu aerul, numit permitivitatea relativă a unui dielectric dat.
Permitivitatea este:
pentru aer și gaze - 1; pentru ebonit - 2 - 4; pentru mica 5 - 8; pentru ulei 2
- 5; pentru hârtie 2 - 2,5; pentru parafină - 2 - 2,6.
Fig. 1 Câmpul electrostatic al două corpuri încărcate: a - tala
sunt încărcate cu același nume, b - organele sunt însărcinate cu un nume diferit
În cazul în care corpul conductor O formă sferică, izolată de obiectele din jur, spun o taxa de electronice negativ, t. E. Face un surplus de electroni, această taxă este distribuit moderat în piele. Acest lucru se întâmplă, astfel încât electronii, împingând unul pe altul, au tendința de a intra în piele.
Am plasat corpul B descărcat, de asemenea izolat de obiectele înconjurătoare, în câmpul corpului A. Apoi, pe pielea B vor apărea încărcături electronice, în timp ce pe partea orientată către corp
A, apare o încărcătură opusă încărcăturii corpului A (pozitiv), iar pe cealaltă parte - o încărcătură cu același nume, încărcată cu corpul A (negativ). Taxele electronice, distribuite
astfel Makar, rămân pe piele B, până în momentul în care se află în câmpul corpul A. În cazul în care organismul este extras din câmpul B sau elimina corpul A, încărcătura electronică pe piele B neutralizate. Se numește această metodă de electrificare la distanță
inducția electrostatică sau electrificarea prin intermediul influenței.
Fig. 2 Fenomenul inducției electrostatice
Desigur, o astfel de stare electrificată a corpului este forțată și menținută numai prin acțiunea forțelor câmpului electronic realizate de corpul A.
Dacă faci același lucru atunci când corpul A este încărcat pozitiv, electronii liberi din mâna omului graba la corpul B, neutraliza sarcina pozitivă este, și B, organismul va fi încărcat negativ.
Cu cât este mai mare gradul de electrificare a corpului A, cu atât mai mare este potențialul acestuia, potențialul mai mare poate fi electrificat prin inducția electrostatică, corpul B.
Astfel, am ajuns la concluzia că fenomenul de inducție electrostatică face posibilă, în anumite condiții, economisirea energiei electrice pe suprafețele corpurilor conductive.
Fiecare organism poate fi încărcat până la o anumită limită, adică până la un anumit potențial; o creștere a potențialului dincolo de limită atrage descărcarea corpului în atmosfera din jur. Pentru diferite corpuri aveți nevoie de o cantitate diferită de energie electrică pentru a le aduce la primul și același potențial. Cu alte cuvinte,
organismele diferite conțin cantități diferite de energie electrică, adică au capacități electronice diferite (sau pur și simplu capacitate).
Capacitatea electronică se referă la abilitatea organismului de a conține o anumită cantitate de energie electrică în interiorul său, crescând în același timp propriul său potențial până la o anumită valoare. Cu cât pielea este mai mare, cu atât mai mare poate fi încărcarea electronică a acestui corp.
Dacă corpul are forma unei sfere, capacitatea sa depinde în mod direct de raza mingii.
Capacitatea este determinată de farads.
Farada - capacitatea unui astfel de organism, care, după ce a primit o taxă de energie electrică într-un singur pandantiv, își crește propriul potențial cu un volt.
1 farada = 1 milion de microfarade.
Capacitatea electronică. adică proprietatea conducerii organismelor de a acumula o încărcătură electronică în interiorul ei, este folosită pe scară largă
inginerie electrică. Acest dispozitiv se bazează pe aranjamentul condensatorilor electronici.
Condensatorul constă dintr-un plăci cu 2 fier (electrozi) izolate una de alta printr-un strat de aer sau orice alt izolator (mică, hârtie, și așa mai departe. D.).
Dacă una din plăci este considerată a avea o încărcătură pozitivă, iar cealaltă este negativă,
înapoi taxa lor, atunci acuzațiile de plăci, atrage reciproc, va fi
țineți plăcuțele.
Acest lucru vă permite să vă concentrați asupra plăcilor
chiar și mai multă electricitate decât dacă ar trebui să le percepeți la distanță
altul.
Cum ar trebui, condensatorul poate servi
un dispozitiv care stochează o cantitate semnificativă de energie electrică pe plăcile sale. Cu alte cuvinte, condensatorul este
acumulator de energie electronica.
Capacitatea condensatorului este:
C = e S / 4 πl
unde C este capacitatea;
e este permitivitatea dielectricului; S este suprafața unei plăci în cm2,
π
- un număr nemodificat de 3,14;
l este distanța dintre plăci în cm.
Se poate observa din această formulă că capacitatea condensatorului crește odată cu creșterea suprafeței plăcilor și scade odată cu creșterea distanței dintre ele.
Să explicăm această dependență. Cu cât suprafața plăcilor este mai mare, cu atât mai multă energie electrică pe care o pot găzdui și cum ar trebui, iar capacitatea condensatorului va fi mai mare.
Odată cu scăderea distanței dintre plăcile crește acțiunea reciprocă (inducție) între tarifele lor, ceea ce permite să se concentreze pe plăcile de cantitate mai electrice, și după cum urmează, incrementul capacitate.
Deci, dacă vrem să obținem un condensator de mare capacitate, trebuie să luăm plăci mari și să le izolăm cu un strat îngust de dielectric.
Formula indică, de asemenea, că capacitatea condensatorului crește cu creșterea permitivității dielectrice a dielectricului.
Cum ar fi trebuit, condensatoarele, egale în dimensiunile lor geometrice, dar care conțin diferite dielectrice, au capacități diferite.
Dacă, de exemplu, să ia un condensator cu dielectric aer permitivitatea din care este egal cu unu, și puneți-l între plăcile de mică, cu o constantă dielectrică de 5, capacitatea va crește de 5 ori.
De aceea, pentru rezervoarele uriașe utilizate ca materiale dielectrice, cum ar fi hârtia de mică impregnat cu parafină, și colab., A cărei constantă dielectrică este substanțial mai mare decât cea a aerului.
În concordanță cu aceasta, se disting următoarele tipuri de condensatoare: aer, cu dielectric rigid și cu dielectric apos.
Încărcați și descărcați condensatorul. Bias curent
Porniți condensatorul de capacitate neschimbată în circuit. Când setați comutatorul de comutare pe pinul a, condensatorul va fi conectat la circuitul bateriei. Săgeata milliammetrului în momentul pornirii condensatorului în circuit va devia și apoi va ajunge la zero.
Capacitor într-un circuit de curent nemodificat
După cum urmează, un curent electronic a trecut într-o anumită direcție de-a lungul lanțului. Dacă acum comutați pentru a pune pe contactul b (t. E. Închideți placa), săgeata milliammeter deviat în direcția opusă, și devine din nou la zero. Cum ar fi trebuit, un curent a trecut prin circuit, dar de o altă direcție. Să analizăm acest fenomen.
Când condensatorul a fost conectat la baterie, acesta a fost încărcat, adică plăcile sale au primit o pozitivă și celelalte încărcături negative. Încărcarea a durat până când diferența de potențial dintre plăcile de condensatoare a fost egală cu tensiunea bateriei. Un milliammetru, conectat la rândul său la circuit, a arătat curentul de încărcare al condensatorului, care sa încheiat, deoarece condensatorul a fost încărcat.
Când condensatorul a fost deconectat de la baterie, el a rămas încărcat, iar diferența de potențial dintre plăcile sale a fost egală cu tensiunea bateriei.
Dar, pe măsură ce condensatorul a fost închis, a început să se descarce și un curent de descărcare a trecut de-a lungul circuitului, dar deja în direcția curentului invers al încărcăturii. Acest lucru a durat până în momentul în care diferența potențială dintre
adică, atâta timp cât condensatorul
nu a fost descărcat.
După cum urmează, dacă condensatorul este inclus într-un lanț nemodificat
curent, atunci curentul va curge în circuit exclusiv în momentul încărcării condensatorului, iar în viitorul curent nu va mai exista nici un circuit, deoarece circuitul va fi rupt de dielectricul condensatorului.
Prin urmare, ei spun că "condensatorul nu trece un curent neschimbat".
Cantitatea de energie electrică (Q) care poate fi concentrată pe plăcile condensatorului, capacitatea sa (C) și tensiunea aplicată condensatorului (U) sunt legate de următoarea dependență:
Q = CU.
Această formulă indică faptul că cu cât este mai mare capacitatea condensatorului, cu atât mai multă energie electrică poate fi concentrată asupra acestuia, fără a crește tensiunea pe plăcile sale.
Creșterea tensiunii la o capacitate constantă duce, de asemenea, la o creștere a cantității de energie electrică stocată de condensator. Dar dacă aplicăm plăcile condensatoarelor
o tensiune imensă, atunci condensatorul poate fi "scos", adică sub influența dielectricului de tensiune
într-un anumit loc se va prăbuși și va trece prin curent. Cu aceasta, condensatorul se va termina.
Pentru a evita deteriorarea condensatoarelor, ele sunt indicate de cantitatea de funcționare admisă
tensiune.
Fenomenul de polarizare a unui dielectric
Să analizăm acum ce se întâmplă
într-un dielectric cu încărcare și descărcare
condensator și de ce capacitatea depinde de permitivitatea dielectric?
Răspunsul la această întrebare ne este dat de teoria electrică a structurii materiei.
Într-un dielectric, ca în orice închisoare, fără electroni liberi. In atomii de electroni dielectric strâns legat de nucleu, deoarece tensiunea aplicată pe plăcile condensatorului, nu produce electronii dielectric dirijat de mișcare, adică. E. Curentul de electroni, așa cum se întâmplă în conductoare.
Dar sub acțiunea forțelor câmpului electronic realizate
electronii încărcați, electronii care se rotesc în jurul nucleului atomului sunt deplasați în
laterală a unei plăci de condensare încărcate pozitiv. Atom pentru toate astea pare să fie
întins în direcția liniilor de câmp de forță. O astfel de stare de atomi
dielectricul se numește polarizat, iar fenomenul însuși se numește polarizarea dielectricului.
Atunci când condensatorul este descărcat, starea polarizată a dielectricului este încălcată, adică deplasarea electronilor datorată polarizării se pierde în raport cu nucleul și atomii ajung în starea lor nepolarizată obișnuită. Se constată că prezența unui dielectric slăbește câmpul între plăcile condensatorului.
Diferitele dielectrice sub acțiunea primului și aceluiași câmp de electroni sunt polarizate în grade diferite. Cu cât dielectricul este mai ușor polarizat, cu atât mai mult slăbește câmpul. Polarizarea aerului, de exemplu, duce la slăbirea minimă a câmpului, decât la polarizarea oricărui alt dielectric.
Dar slăbirea câmpului între plăcile condensatorului face posibilă concentrarea mai multor energii Q asupra lor la aceeași tensiune U, ceea ce duce, la rândul său, la o creștere a capacității condensatoarelor, deoarece
C = Q / U.
Deci, am ajuns la concluzia că permitivitatea dielectrică mai mare a dielectricului, cu atât mai mare este capacitatea condensatorului, care conține acest dielectric în propria lui compoziție.
Deplasarea electronilor în atomii dielectrici, care apare, așa cum am spus deja, sub acțiunea forțelor câmpului electronic, formează în dielectric, în primul moment al acțiunii câmpului, un curent de electroni, numit
curent curent. Deci se numește, prin urmare, că, spre deosebire de curentul de conducție din conductoarele de fier,
Curentul de polarizare apare numai prin deplasarea electronilor care se deplasează în limitele propriilor atomi.
Prezența acestui curent de polarizare duce la faptul că un condensator conectat la o sursă de curent alternativ devine conductorul său.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: