Содержание

5.4. Электрическое поле и его характеристики

5.4. Электрическое поле и его характеристики

Заряды взаимодействуют не только при соприкосновении наэлектризованных тел, но и тогда, когда эти тела находятся на расстоянии друг от друга. Вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие электрических зарядов на расстоянии, называется электрическим полем.

Электрическое поле всегда существует вокруг электрического заряда и имеет две характеристики: силовую (напряженность электрического поля в данной точке) и энергетическую (потенциал электрического поля в данной точке).

Напряженность Е электрического поля в какой-либо точке измеряется силой F, с которой поле действует на единичный положительный точечный заряд q, помещенный в эту точку:

Е = F/ q.

Напряженность электрического поля – векторная величина. Направление вектора напряженности совпадает с направлением вектора силы F, действующей в данной точке на положительный заряд.

Потенциалом электрического поля в данной точке называется величина, численно равная значению потенциальной энергии единичного положительного точечного заряда, помещенного в этой точке.

Потенциалы точек электрического поля положительно заряженного тела положительны и уменьшаются по мере удаления от тела, а потенциалы точек электрического поля отрицательно заряженного тела отрицательны и увеличиваются при удалении от тела.

Потенциал наэлектризованного проводника становится тем больше, чем больше электричества сообщается ему.

Если электрическое поле создается несколькими зарядами, расположенными в различных точках пространства, то потенциал в каждой точке поля равен алгебраической сумме потенциалов полей всех зарядов в этой точке.

Разность потенциалов (ϕ 1 – ϕ 2) между двумя точками электрического поля получила название напряжения (U). Напряжение численно равно работе А, которую производят электрические силы при перемещении единичного положительного заряда q между двумя точками:

U = ϕ 1 – ϕ 2 = А / q.

В системе СИ за единицу разности потенциалов (единицу напряжения) принимается один вольт (1 В) – разность потенциалов между двумя точками электрического поля, при которой силы поля, перемещая один кулон электричества из одной точки в другую, совершают работу в один джоуль.

Если электрическое поле однородно, т.е. напряженность во всех точках поля постоянна по величине и направлению, то между напряженностью поля и разностью потенциалов существует взаимосвязь:

E = – U/ L, где L – длина силовой линии однородного электрического поля.

В системе СИ напряженность электрического поля измеряется в единицах вольт/метр (В/м). 1 В/м – это напряженность такого однородного электрического поля, у которого разность потенциалов на концах силовой линии длиной в 1 м равна 1 В.

Основные свойства электрического поля и его характеристики: напряженность, потенциал, индукция

Электрическим полем называется материя, обеспечивающая взаимодействие электрических зарядов в нем. Оно может быть порождено как электрическим зарядом, так и изменяющимся магнитным потоком. В первом случае оно называется электростатическим, во втором — вихревым. Без этого поля не может возникнуть электрический ток, но чтобы знать, как он возникает, следует ознакомиться с основными характеристиками электрческого поля.

Природа явления

Глазами электрическое поле увидеть невозможно: его можно обнаружить по его действию на заряженные тела. При этом такое воздействие не требует прямого касания носителей потенциала, но имеет силовую природу. Так, наэлектризованные волосы будут тянуться к другим предметам.

Наблюдение за электрическими полями показывает, что они работают аналогично гравитационным. Описывается это законом Кулона, который в общем виде выглядит так:

F = q₁ q₂ / 4 π ε ε₀ r ²,

где q₁ и q₂ – величины зарядов в кулонах, ε – диэлектрическая проницаемость среды, ε₀ – электрическая постоянная, равная 8,854*10⁻¹² Ф/м, r — расстояние между зарядами в метрах, а F — сила, с которой заряды взаимодействуют, в ньютонах.

Таким образом, чем дальше от центра, тем меньше будет ощущаться воздействие поля.

Отобразить поле графически можно в виде силовых линий. Их расположение будет зависеть от геометрических характеристик носителя. Различают два вида полей:

  1. Однородное, когда силовые линии расположены параллельно друг другу. Идеальный случай — это бесконечные параллельные заряженные пластины.
  2. Неоднородное, частный случай которого — поле вокруг точечного или сферического заряда; его силовые линии расходятся радиально от центра, если он положительный, и к центру, если отрицательный.

Силовые линии электрического поля, индуцированного электрическим зарядом, незамкнуты. Замкнуты они только у вихревого поля, которое формируется вокруг изменяющегося магнитного потока.

Таковы основные свойства электрического поля. Чтобы ознакомиться с его характеристиками, стоит рассмотреть простейший вариант — электростатическое, которое формируется постоянными и неподвижными зарядами. Для удобства они будут точечными, чтобы их контуры не усложняли расчеты. Пробный заряд, который тоже будет фигурировать в дальнейшем, тоже будет точечным и бесконечно малым.

Основные характеристики

Их можно описать при помощи математических закономерностей, а некоторые — выразить графически. Последние характеристики являются векторными, то есть имеющими направление. Это важно, поскольку при решении практических задач часто приходится оперировать не модулем величины, а проекцией вектора на какую-либо выбранную ось.

Основными параметрами поля являются:

  1. напряженность;
  2. потенциал;
  3. индукция.

Напряженность поля

Это силовая характеристика электрического поля. Величина это векторная, и она характеризует силу, с которой поле воздействует на заряд в конкретной точке. Математически это выражается так:

Ē = F̄/q.

Если подставить сюда формулу закона Кулона, то получим:

Ē = q₀ / 4 π ε ε₀ r ².

Таким образом, в каждой точке поля его напряженность разная, и зависит она от заряда, который оно создает, условий среды и величине, обратно пропорциональной квадрату расстояния до точки.

Если поле создано двумя зарядами, то результирующая напряженность рассчитывается графически — при помощи сложения векторов напряженностей от каждого отдельного источника. Этот способ получил название принципа суперпозиции.

Потенциалы и их разность

Электрическое поле способно совершать работу. Если пробный заряд передвигать в поле, то работа, выполненная эл. полем, будет зависеть от начального и конечного расстояние от пробного заряда до центра эл. поля. Сравнить это можно с человеком, который собрался прыгать с крыши. Пока он находится на высоте десятого этажа, его потенциальная энергия будет равна:

W = -GMm / Rr.

Или если учесть соразмерность земли и человека:

W = mgh.

Пока человек не прыгнул, он обладает потенциальной энергией. Когда же он, наконец, упадет, гравитационное поле совершит работу, численно равную вышеуказанной величине. При этом не учитывается горизонтальное перемещение — эту работу совершал сам покойный.

Электрическое поле работает сходным образом. Пробный заряд q₁, помещенный в него, обладает потенциальной энергией:

W = q₁ q₀ / 4 π ε ε₀ r.

При перемещении в другую точку, когда расстояние r будет иным, поле совершит работу, равную:

A = W₁ – W₂ = q₁ q₀ /4 π ε ε₀ r₁ – q₁ q₀ / 4 π ε ε₀ r₂.

Если из обоих слагаемых выделить параметр, который относится непосредственно к полю, а не к пробному заряду, он будет выглядеть так:

φ₁ = q₀ /4 π ε ε₀ r₁; φ₂ = q₀ / 4 π ε ε₀ r₂.

И вот это φ и называется потенциалом поля в точке. Исходя из всех написанных выше формул, можно выразить эту величину так:

φ ₁ = W₁ / q₁; φ₂ = W₂ / q₁.

Таким образом, работа, которую совершит поле, будет выражена следующим образом:

A = W₁ – W₂ = φ₁ q₁ – φ₂ q₁ = q₁ (φ₁ – φ₂).

Выражение в скобках будет называться разностью потенциалов, или напряжением. Она показывает, какую работу совершит поле по перемещению пробного заряда.

A/q = (φ₁ – φ₂).

Единица этой величины, Дж/Кл, получила название Вольт, в честь ученого Алессандро Вольта. От этой единицы отсчитывают размерность и других величин в электростатике и электродинамике. Например, напряженность поля измеряется в В/м.

Электрическая индукция

Эта величина характеризует электрическое поле, что называется, в чистом виде. В реальности мы имеем дело с полем в различных средах, имеющих определенную диэлектрическую проницаемость.

Несмотря на то что для большинства веществ это табличная величина, в ряде случаев она непостоянна, а ее зависимость от параметров среды (температура, влажность и т. д. ) нелинейна.

Такое явление характерно для сегнетовой соли, титаната бария, ниобата лития и ряда других.

Электрическая индукция измеряется в Кл/м ², и ее величина выражается формулой:

D = ε ε₀ E.

Это тоже векторная величина, направление которой совпадает с направлением напряженности.

Статическое и вихревое поле

Как упоминалось в начале статьи, электрическое поле может возникать вокруг переменного магнитного поля. Оно даже создает ток, что может быть достигнуто двумя путями:

  • изменением интенсивности магнитного поля, проходящего сквозь контур проводника в нем;
  • изменением положения самого проводника.

При этом проводнику вовсе не обязательно быть замкнутым — ток в нем все равно будет течь.

Для иллюстрации отличий статического и вихревого поля можно составить таблицу.

ПараметрЭлектростатическоеВихревое
форма силовых линийразомкнутыезамкнутые
чем создаетсянеподвижным зарядомпеременным магнитным потоком
источник напряженностизарядотсутствует
работа по перемещению в замкнутом контуренулеваясоздает ЭДС индукции

Нельзя сказать, что первое и второе поле никак между собой не связаны. Это не так. В реальности работает такая закономерность: неподвижный заряд создает электростатическое поле, которое движет заряд в проводнике; движущийся заряд порождает постоянное магнитное поле. Если заряд движется с непостоянной скоростью и направлением, то магнитное поле становится переменным и создает вторичное электрическое. Таким образом, электрическое поле и его характеристики влияют на возможность возникновения магнитного и его параметры.

Электрическое поле и его характеристики

 

У многих возникают вопросы, что же именно представляет собой электрическое поле? В чём разница между электрическим полем и полем электромагнитным? И самый главный вопрос, как поле может влиять на окружающие предметы и человека, и как можно измерить силу этого воздействия?

Вопросов много для одного понятия, поэтому нужно во всём последовательно разобраться. Для этого лучше всего строго разделить все понятия, что к чему относится.

Электрическое и электромагнитное поле

В первую очередь, стоит заметить, что нельзя путать эти два понятия, несмотря на то, что они немного схожи. В природе существует электрические и магнитные поля, взаимодействующие между собой и, при определённых условиях могут порождающие друг друга.

Электромагнитное поле – это итог взаимодействия электрического и магнитного полей, фундаментальное физическое поле, которое возникает вокруг заряженных тел. Таким образом, электрическое поле – это часть поля электромагнитного, которое в свою очередь порождает электромагнитные волны, распространяющиеся в пространстве со скоростью света. Это не что иное, как возмущения электромагнитного поля.

Электрическое поле

Как уже было сказано ранее, электрическое поле – это часть фундаментального электромагнитного поля, это особый вид материи, который существует вокруг заряженных тел или частиц.

Оно может существовать и в свободном виде, когда происходят изменения магнитного поля, так как они напрямую зависят друг от друга и взаимодействуют между собой. Примером такого изменения могут быть электромагнитные волны.

Итак, электрическое поле возникает в пространстве вокруг заряженных тел и представляет собой вид материи, невидимой для обычного зрения человека. Но и его можно зафиксировать и измерить, благодаря тем характеристикам, которыми оно обладает.

На находящиеся в поле тела постоянно действуют электрические силы, они определяют запас энергии, которым обладает данное электрическое поле. На схемах электрическое поле изображают в виде непрерывных силовых линий – это традиционное представление, которое принято во всём мире.

Силовые линии не являются вымыслом, они фактически существуют на самом деле. Если в электрическое поле поместить частички гипса, предварительно взвешенные в масле, то они будут поворачиваться вдоль линий, так можно определить направление.

Напряжённость электрического поля

Электрическое поле можно измерить. В качестве количественного показателя вводится такое понятие, как напряжённость электрического поля – это его силовая характеристика. Суть этой характеристики в том, что поле действует на любой заряд внутри его с некоторой определённой силой, а, следовательно, эту силу можно измерить и определить интенсивность её воздействия.

Другими словами, напряжённость – это отношение силы, действующей на заряд, к величине этого заряда. В электротехнике с помощью напряжённости электрического поля характеризуют его интенсивность. Напряжённость можно назвать основной характеристикой электрического поля, его «силу и мощность»

Электрический потенциал

У электрического поля можно измерить различные количественные характеристики, можно определить его интенсивность и силу воздействия. По этим показателям можно судить о том воздействии, которое оно может оказывать на тела и на человека.

Но у электрического поля есть и другая характеристика, которую можно назвать запасом энергии. Этот запас энергии является способностью электрического поля совершать работу.

Что же именно подразумевается под этим? Энергию можно накопить, для этого, например, можно сжать или растянуть пружину, при этом пружина будет совершать определённую работу за счёт той энергии, которая появляется в ней.

Точно также обстоит дело и с электрическим полем. Стоит только внести в него заряженное тело или частицу, то сразу высвобождается запас энергии. Заряд начинает двигаться вдоль силовых линий поля, а, следовательно, он совершает определённую работу. Энергия сосредоточена в каждой точке электрического поля и может высвобождаться в такие моменты.

Для этой характеристики электрического поля ввели специальное понятие – электрический потенциал. Он существует для каждой конкретной точки и его значение будет равно той работе, которую совершат силы при перемещении заряда.

При рассмотрении понятия электрического потенциала можно говорить и о разности потенциалов. Можно представить себе человека, который поднимается по лестнице. Чтобы ему подняться на десятый этаж, ему понадобится больше энергии, чем для того, чтобы подняться на седьмой.

Так и в электрическом поле, чем дальше нужно переместить заряд, тем большую энергию нужно затратить.

В общих словах, электрический потенциал – это характеристика электрического поля, которая выражает его напряжённость. Она определяет «потенциал», запас энергии, работу, которую можно будет совершить.

Кстати, в некоторых частных случаях, когда изменения электрического и магнитного полей не происходит, электрический потенциал называется электростатическим. Это более упрощённый случай, и напряжённость высчитывается по более простой формуле.

Электрическое напряжение

Рассмотрев понятие электрического потенциала, можно переходить к ещё одной характеристике электрического поля – напряжению. Как уже было сказано ранее, каждая точка электрического поля обладает потенциалом, а между двумя разными точками образуется разница потенциалов.

Разница потенциалов, как правило, гораздо важней, так как чаще приходится иметь дело именно с этой характеристикой. При перемещении заряда в поле, потенциал определяет ту работу, которая совершается при этом.

Таким образом, напряжение определяется отношением работы электрического поля A к величине заряда q, который перемещается в нём. Если вспомнить пример с человеком, который поднимается по лестнице, то в этом случае нас мало интересуют конкретные высоты каждого этажа, на который ему нужно подняться. Нам гораздо важней именно то расстояние, которое нужно пройти, разница между ними.

Т. е., это и есть разница потенциалов, если ввести ещё и понятие груза, который нужно поднять на верхний этаж, можно понять, что значит напряжение.

Между двумя точками электрического поля существует разница потенциалов и возникает напряжение. Оно характеризует тот запас энергии, который может высвободиться при перемещении заряда между этими двумя точками внутри рассматриваемого электрического поля.

Все характеристики электрического поля зависят друг от друга, каждую их них можно определить, если известны другие. Напряжение – один из наиболее важных показателей электрической цепи, оно измеряется в Вольтах (В), по нему определяют работу и мощность.

Электрическое поле в природе и в быту

Электрические поля встречаются повсеместно, мы буквально окружены ими. Как правило, оно неразрывны с магнитными полями, образуя единые электромагнитные поля. Они возникают вокруг любого заряженного тела. Как пример – его можно получить, потерев обычную шариковую ручку о волосы.

Возле экранов телевизоров с электронно-лучевой трубкой или таких же мониторов компьютера, также возникает электрическое поле. Его можно даже почувствовать, стоит лишь поднести руку, и волосы начнут притягиваться. И таких примеров можно найти очень много.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ. ПАРАМЕТРЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ. ЗАКОН КУЛОНА. — Студопедия

ЛЕКЦИЯ 1.

 

1)закон Кулона сила взаимодействия между двумя неподвижными заряженными точечными телами пропорциональна произведению их зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

 

Электрическая сила взаимодействия между заряженными телами зависит от величины их зарядов, размеров тел, расстояния между ними, а также от того, в каких частях тел находятся эти заряды. Если размеры заряженных тел значительно меньше расстояния между ними, то такие тела называют точечными. Сила взаимодействия между точечными заряженными телами зависит только от величины их зарядов и расстояния между ними.

Закон, описывающий взаимодействие двух точечных заряженных тел, был установлен французским физиком Ш. Кулоном, когда он измерял силу отталкивания между небольшими одноимённо заряженными металлическими шариками (см. рис. 1а).

 

Рис. 1. (а) – схема экспериментальной установки Кулона для определения сил отталкивания между одноимёнными зарядами; (б) – к определению величины и направления действия кулоновских сил при использовании формулы (1).

 

Установка Кулона состояла из тонкой упругой серебряной нити (1) и подвешенной на ней лёгкой стеклянной палочки (2), на одном конце которой был укреплён заряженный металлический шарик (3), а на другом противовес (4). Сила отталкивания между неподвижным шариком (5) и шариком 3 приводила к закручиванию нити на некоторый угол, a, по которому можно было определить величину этой силы. Сближая и отдаляя между собой одинаково заряженные шарики 3 и 5, Кулон установил, что сила отталкивания между ними обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.


Чтобы установить, как сила взаимодействия между шариками зависит от величины их зарядов, Кулон поступал следующим образом. Сначала он измерял силу, действующую между одинаково заряженными шариками 3 и 5, а потом касался одного из заряженных шариков (3) другим, незаряженным шариком такого же размера (6). Кулон справедливо полагал, что при соприкосновении одинаковых металлических шариков электрический заряд поровну распределится между ними, и поэтому на шарике 3 останется только половина его первоначального заряда. При этом, как показали опыты, сила отталкивания между шариками 3 и 5 уменьшалась в два раза, по сравнению с первоначальной. Изменяя подобным образом заряды шариков, Кулон установил, что они взаимодействуют с силой, пропорциональной произведению их зарядов.

В результате многочисленных опытов Кулон сформулировал закон, определяющий модуль силы F12, действующей между двумя неподвижными точечными телами с зарядами q1 и q2, расположенными на расстоянии r друг от друга:

 
 
  

 


                                                     (1)

 

 

где k – коэффициент пропорциональности, значение которого зависит от используемой системы единиц, и который часто по причинам, связанным с историей введения систем единиц, заменяют на (4πe0)-1 . e0 называют электрической постоянной.

Вектор силы F12 направлен вдоль прямой, соединяющей тела, так, что разноимённо заряженные тела притягиваются, а одноимённо заряженные отталкиваются (рис. 1б). Этот закон (1) называют законом Кулона, а соответствующие электрические силы – кулоновскими.

Закон Кулона, а именно зависимость силы взаимодействия от второй степени расстояния между заряженными телами, до сих пор подвергается экспериментальной проверке. В настоящее время показано, что показатель степени в законе Кулона может отличаться от двойки не более, чем на 6.10-16.

В системе СИ единицей электрического заряда служит кулон (Кл). Заряд в 1 Кл равен заряду, проходящему за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока, равной 1 амперу (А). В системе СИ

k = 9.109 Н.м2/Кл2 , а

e0 = 8,8.10-12 Кл2 /(Н. м2) (2)

Элементарный электрический заряд, e, в СИ равен:

e = 1,6.10-19 Кл . (3)

2) Электрическое поле – это материальный объект, делающий возможным взаимодействие между заряженными телами.

Закон Кулона, позволяет вычислить силу взаимодействия между двумя зарядами, но не объясняет, как один заряд действует на другой. Через какое время, например, один из зарядов «почувствует», что другой заряд стал приближаться или отдаляться от него? Связаны ли чем-нибудь между собой заряды? Чтобы ответить на эти вопросы, великие английские физики М. Фарадей и Дж. Максвелл ввели понятие электрического поля – материального объекта, существующего вокруг электрических зарядов. Таким образом, заряд q1 порождает вокруг себя электрическое поле, а другой заряд q2, оказавшись в этом поле, испытывает на себе действие заряда q1 согласно закону Кулона (1). При этом, если положение заряда q1 изменились, то изменение его электрического поля будет происходить постепенно, а не мгновенно, так, что на расстоянии L от q1 изменения поля произойдут через промежуток времени L/c, где с – скорость света, 3.108 м/с. Запаздывание изменений электрического поля доказывает то, что взаимодействие между зарядами согласуется с теорией близкодействия. Эта теория объясняет любое взаимодействие между телами, даже отдалёнными друг от друга, существованием каких-либо материальных объектов или процессов между ними. Материальным объектом, осуществляющим взаимодействие между заряженными телами, является их электрическое поле.


Чтобы охарактеризовать данное электрическое поле, достаточно измерить силу, действующую на точечный заряд в различных областях этого поля. Опыты и закон Кулона (1) показывают, что сила, действующая на заряд со стороны поля, пропорциональна величине этого заряда. Поэтому отношение силы F, действующей на заряд в данной точке поля, к величине этого заряда q, уже не зависит от q и является характеристикой электрического поля, называемой его напряжённостью, E:

 
 

 

                                                           (2)

 

Напряжённость электрического поля, как следует из (2), является вектором, направление которого совпадает с направлением силы, действующей в данной точке поля на положительный заряд. Из закона Кулона (1) следует, что модуль напряжённости E поля точечного заряда q зависит от расстоянияr до него следующим образом:

 
 

Векторы напряжённости в различных точках электрического поля положительного и отрицательного зарядов показаны на рис. 2а.

Рис. 35. (а) – векторы напряжённости в различных точках электрического поля положительного (верх) и отрицательного (низ) заряда; векторы напряжённости (б) и те же векторы вместе с силовыми линиями (в) электрического поля двух точечных зарядов разного знака.

Если электрическое поле образовано несколькими зарядами (q1, q2, q3 и т.д.), то, как показывает опыт, напряжённость E в любой точке этого поля равна сумме напряжённостей E1, E2, E3 и т.д. электрических полей, создаваемых зарядами q1, q2, q3 и т.д., соответственно:

 
 

В этом и состоит принцип суперпозиции (или наложения) полей, который позволяет определить напряжённость поля, созданного несколькими зарядами (рис. 2б).

Чтобы показать, как изменяется напряжённость поля в различных его областях, рисуют силовые линии – непрерывные линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с векторами напряжённости (рис. 2в). Силовые линии не могут пересекаться между собой, т.к. в каждой точке вектор напряжённости поля имеет вполне определённое направление. Они начинаются и заканчиваются на заряженных телах, вблизи которых модуль напряжённости и густота силовых линий возрастает. Густота силовых линий пропорциональна модулю напряжённости электрического поля.

Два основных параметра потенциального электрического поля

Электрическим полем называют вид материи, посредством которой происходит взаимодействие электрических зарядов. Поле неподвижных зарядов называется электростатическим.

Свойства электрического поля:

• порождается электрическим зарядом;

• обнаруживается по действию на заряд;

• действует на заряды с некоторой силой.

Точечный заряд – модель заряженного тела, размерами которого можно пренебречь в условиях

данной конкретной задачи ввиду малости размеров тела по сравнению с расстоянием от него до

точки определения поля.

Пробный заряд – точечный заряд, который вносится в данное электростатическое поле для измерения его характеристик. Этот заряд должен быть достаточно мал, чтобы своим воздействием не нарушить положение зарядов – источников измеряемого поля и тем

самым не изменить создаваемое ими поле.

Электрический диполь – система двух разноименных по знаку и одинаковых по величине точечных зарядов, находящихся на небольшом расстоянии один от другого. Вектор l, проведенный от отрицательного заряда к положительному, называется плечом диполя. Вектор

p = q*l называется электрическим моментом диполя.

Характеристики электрического поля:

1. силовая характеристика – напряженность (Е) – это векторная физическая величина, численно равная отношению силы, действующей на заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда: Е = F/q; [E] = [ 1 Н/Кл ] = [1 В/м ]

Графически электрическое поле изображают с помощью силовых линий –это линии, касательные к которым в каждой точке пространства совпадают с направлением вектора напряженности.

Силовые линии электрического поля незамкнуты, они начинаются на положительных зарядах и заканчиваются на отрицательных:

2. энергетическая характеристика – потенциал j — это скалярная физическая величина, равная отношению потенциальной энергии заряда, необходимой для его перемещения из одной точки поля в другую, к величине этого заряда: j = DЕр/q. [j] = [1 Дж/Кл ] =[1 В ].

U = j1 — j2— разность потенциалов (напряжение)

Физический смысл напряжения: U = j1 — j2 = А/q — — напряжение численно равно отношению работы по перемещению заряда из начальной точки поля в конечную к величине этого заряда.

U = 220 В в сети означает, что при перемещении заряда в 1 Кл из одной точки поля в другую, поле совершает работу в 220 Дж.

3. Индукция электрического поля. Напряженность электрического поля является силовой характеристикой поля и определяется не только зарядами, создающими поле, но зависит и от свойств среды, в которой находятся эти заряды.

Часто бывает удобно исследовать электрическое поле, рассматривая только заряды и их расположение в пространстве, не принимая во внимание свойств окружающей среды. Для этой цели используется векторная величина, которая называется электрической индукцией или электрическим смещением. Вектор электрической индукции D в однородной изотропной среде связан с вектором напряженности Е соотношением

.

Единицей измерения индукции электрического поля служит 1 Кл/ м 2 . Направление вектора электрического смещения совпадает с вектором Е. Графическое изображение электрического поля можно построить с помощью линий электрической индукции по тем же правилам, что и для линий напряженности

Графическое изображение электрических полей.

Электрические поля можно изображать графически: при помощи силовых линий или эквипотенциальных поверхностей (которые взаимно перпендикулярны между собой в каждой точке поля.

Силовыми линиями (линиями напряженности) называются линии, касательные в каждой точке к которым совпадают с направлением вектора напряженности в данной точке.

Эквипотенциальные поверхности – это поверхности равного потенциала.

Закон взаимодействия неподвижных точечных электрических зарядов установлен в 1785 г. Ш. Кулоном с помощью крутильных весов, подобных тем, которые (см. § 22) использовались Г. Кавендишем для определения гравитационной постоянной (ранее этот закон был открыт Г. Кавендишем, однако его работа оставалась неизвестной более 100 лет). Точечным называется заряд, сосредоточенный на теле, линейные раз­меры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заряжен­ных тел, с которыми он взаимодействует. Понятие точечного заряда, как и материаль­ной точки, является физической абстракцией.

Закон Кулона: сила взаимодействия F между двумя неподвижными точечными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам Q1 и Q2 и обратно пропорциональна квадрату расстояния r между ними:

где k коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц.

Сила F направлена по прямой, соединяющей взаимодействующие заряды, т. е. является центральной, и соответствует притяжению (F 0) в случае одноименных зарядов. Эта сила называется кулоновской силой. В векторной форме закон Кулона имеет вид

(78.1)

В СИ коэффициент пропорциональности равен

Тогда закон Кулона запишется в окончательном виде:

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД. ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ.

Электрический заряд q — физическая величина, определяющая интенсивность электромагнитного взаимодействия.

Атомы состоят из ядер и электронов. В состав ядра входят положительно заряженные протоны и не имеющие заряда нейтроны. Электроны несут отрицательный заряд. Количество электронов в атоме равно числу протонов в ядре, поэтому в целом атом нейтрален.

Заряд любого тела: q = ±Ne , где е = 1,6*10 -19 Кл — элементарный или минимально возможный заряд (заряд электрона), N — число избыточных или недостающих электронов. В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов остается постоянной:

Точечный электрический заряд — заряженное тело, размеры которого во много раз меньше расстояния до другого наэлектризованного тела, взаимодействующего с ним.

Два неподвижных точечных электрических заряда в вакууме взаимодействуют с силами, направленными по прямой, соединяющей эти заряды; модули этих сил прямо пропорциональны произведению зарядов и обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними:

где — электрическая постоянная.

где 12 — сила, действующая со стороны второго заряда на первый, а 21 — со стороны первого на второй.

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ. НАПРЯЖЕННОСТЬ

Факт взаимодействия электрических зарядов на расстоянии можно объяснить наличием вокруг них электрического поля — материального объекта, непрерывного в пространстве и способного действовать на другие заряды.

Поле неподвижных электрических зарядов называют электростатическим.

Характеристикой поля является его напряженность.

Напряженность электрического поля в данной точке — это вектор, модуль которого равен отношению силы, действующей на точечный положительный заряд, к величине этого заряда, а направление совпадает с направлением силы.

Напряженность поля точечного заряда Q на расстоянии r от него равна

Принцип суперпозиции полей

Напряженность поля системы зарядов равна векторной сумме напряженностей полей каждого из зарядов системы:

Диэлектрическая проницаемость среды равна отношению напряженностей поля в вакууме и в веществе:

Она показывает во сколько раз вещество ослабляет поле. Закон Кулона для двух точечных зарядов q и Q , расположенных на расстоянии r в среде c диэлектрической проницаемостью :

Напряженность поля на расстоянии r от заряда Q равна

ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО ТЕЛА В ОДНОРОДНОМ ЭЛЕКТРО-СТАТИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Между двумя большими пластинами, заряженными противоположными знаками и расположенными параллельно, поместим точечный заряд q .

Так как электрическое поле между пластинами с напряженностью однородное, то на заряд во всех точках действует сила F = qE , которая при перемещении заряда на расстояние вдоль совершает работу

Эта работа не зависит от формы траектории, то есть при перемещении заряда q вдоль произвольной линии L работа будет такой же.

Работа электростатического поля по перемещению заряда не зависит от формы траектории, а определяется исключительно начальным и конечным состояниями системы. Она, как и в случае с полем сил тяжести, равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком:

Из сравнения с предыдущей формулой видно, что потенциальная энергия заряда в однородном электростатическом поле равна:

Потенциальная энергия зависит от выбора нулевого уровня и поэтому сама по себе не имеет глубокого смысла.

ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ И НАПРЯЖЕНИЕ

Потенциальным называется поле, работа которого при переходе из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории. Потенциальными являются поле силы тяжести и электростатическое поле.

Работа, совершаемая потенциальным полем, равна изменению потенциальной энергии системы, взятой с противоположным знаком:

Потенциал — отношение потенциальной энергии заряда в поле к величине этого заряда:

Потенциал однородного поля равен

где d — расстояние, отсчитываемое от некоторого нулевого уровня.

Потенциальная энергия взаимодействия заряда q с полем равна .

Поэтому работа поля по перемещению заряда из точки с потенциалом φ1 в точку с потенциалом φ2 составляет:

Величина называется разностью потенциалов или напряжением.

Напряжение или разность потенциалов между двумя точками — это отношение работы электрического поля по перемещению заряда из начальной точки в конечную к величине этого заряда:

НАПРЯЖЕННОСТЬ ПОЛЯ И РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ

При перемещении заряда q вдоль силовой линии электрического поля напряженностью на расстояние Δ d поле совершает работу

Так как по определению, то получаем:

Отсюда и напряженность электрического поля равна

Итак, напряженность электрического поля равна изменению потенциала при перемещении вдоль силовой линии на единицу длины.

Если положительный заряд перемещается в направлении силовой линии, то направление действия силы совпадает с направлением перемещения, и работа поля положительна:

Тогда , то есть напряженность направлена в сторону убывания потенциала.

Напряженность измеряют в вольтах на метр:

Напряженность поля равна 1 В/м, если напряжение между двумя точками силовой линии, расположенными на расстоянии 1 м, равна 1 В.

Если независимым образом измерять заряд Q , сообщаемый телу, и его потенциал φ, то можно обнаружить, что они прямо пропорциональны друг другу:

Величина С характеризует способность проводника накапливать электрический заряд и называется электрической емкостью. Электроемкость проводника зависит от его размеров, формы, а также электрических свойств среды.

Электроёмкостъ двух проводников — отношение заряда одного из них к разности потенциалов между ними:

Емкость тела равно 1 Ф , если при сообщении ему заряда 1 Кл оно приобретает потенциал 1 В.

Конденсатор — два проводника, разделенные диэлектриком, служащие для накопления электрического заряда. Под зарядом конденсатора понимают модуль заряда одной из его пластин или обкладок.

Способность конденсатора накапливать заряд характеризуется электроемкостью, которая равна отношению заряда конденсатора к напряжению:

Емкость конденсатора равна 1 Ф, если при напряжении 1 В его заряд равен 1 Кл.

Емкость плоского конденсатора прямо пропорциональна площади пластин S , диэлектрической проницаемости среды , и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами d:

ЭНЕРГИЯ ЗАРЯЖЕННОГО КОНДЕНСАТОРА.

Точные эксперименты показывают, что W=CU 2 /2

Так как q = CU , то

Плотность энергии электрического поля

где V = Sd — объем, занимаемый полем внутри конденсатора. Учитывая, что емкость плоского конденсатора

а напряжение на его обкладках U=Ed

Пример. Электрон, двигаясь в электрическом поле из точки 1 через точку 2, увеличил свою скорость от 1000 до 3000 км/с. Определите разность потенциалов между точками 1 и 2.

Так как электрон увеличил свою скорость, то ускорение и сила Кулона сонаправлены со скоростью. Значит, электрон движется против силовых линий поля. Изменение кинетической энергии электрона равно работе поля :

Ответ: разность потенциалов равна — 22,7 В.

Электрическое поле характеризуется воздействием на электро заряженную частицу с силой пропорциональной заряда частицы и независящей от ее скорости.

Напряжённость

Напряжённость — векторная величина определяющая силу

действующую на заряженную частицу или тело со стороны электрического поля и численно равная отношению силы к заряду частицы.

Е = F/Q [Н/Кл] или [B/M]

Напряжённость — это основная характеристика электрического поля которая измеряет интенсивность поля.

Направление вектора напряжённости совпадает с направлением силы действующей на частицу с положительным зарядом.

Электрическое поле называется однородным (равномерным) если напряжённость поля во всех точках одинаковое по величине и направлению.

Электрическое напряжение

Электрическое напряжение (U) — это работа (А) совершаемая силой поля по перемещению заряженных частиц между двумя точками поля.

U = A/q [Дж/Кл] или [В]

Потенциал

Потенциал (φ) — это энергетическая характеристика поля численно равная отношению потенциальной энергии заряженной частицы помещенной в данной точке поля величине её заряда.

φ = W/Q [В]

Геометрическое место поля с с одинаковым потенциалом называется эквипотенциальной поверхностью.

Электрическое поле: определение, классификация, характеристики

Нас окружает материальный мир. Материю мы воспринимаем с помощью зрения и других органов чувств. Отдельным видом материи является электрическое поле, которое можно выявить только через его влияние на заряженные тела или с помощью приборов. Оно порождает магнитные поля и взаимодействует с ними. Эти взаимодействия нашли широкое практическое применение.

Определение

Электрическое поле неразрывно связано с магнитным полем, и возникает в результате его изменения. Эти два вида материи являются компонентами электромагнитных полей, заполняющих пространство вокруг заряженных частиц или заряженных тел.

Таким образом, данный термин означает особый вид материи, обладающий собственной энергией, являющийся составным компонентом векторного электромагнитного поля. У электрического поля нет границ, однако его силовое воздействие стремится к нулю, при удалении от источника – заряженного тела или точечных зарядов [1].

Важным свойством полевой формы материи является способность электрического поля поддерживать упорядоченное перемещение носителей зарядов.

Рис. 1. Определение понятия «электрическое поле»

Энергия электрического поля подчиняется действию закона сохранения. Её можно преобразовать в другие виды или направить на выполнение работы.

Силовой характеристикой полей выступает их напряжённость – векторная величина, численное значение которой определяется как отношение силы, действующей на пробный положительный заряд, к величине этого заряда.

Характерные физические свойства:

  • реагирует на присутствие заряженных частиц;
  • взаимодействует с магнитными полями;
  • является движущей силой по перемещению зарядов – как положительных ионов, таки отрицательных зарядов в металлических проводниках;
  • поддаётся определению только по результатам наблюдения за проявлением действия.

Оно всегда окружает неподвижные статичные (не меняющиеся со временем) заряды, поэтому получило название – электростатическое. Опыты подтверждают, что в  электростатическом поле действуют такие же силы, как и в электрическом.

Электростатическое взаимодействие поля на заряженные тела можно наблюдать при поднесении наэлектризованной эбонитовой палочки к мелким предметам. В зависимости от полярности наэлектризованных частиц, они будут либо притягиваться, либо отталкиваться от палочки.

Сильные электростатические поля образуются вблизи мощных электрических разрядов. На поверхности проводника, оказавшегося в зоне действия разряда, происходит перераспределение зарядов.

Вследствие распределения зарядов проводник становится заряженным, что является признаком влияния электрического поля.

Классификация

Электрические поля бывают двух видов: однородные и неоднородные.

Однородное электрическое поле

Состояние поля определяется пространственным расположением линий напряжённости. Если векторы напряжённости идентичны по модулю и они при этом сонаправлены во всех точках пространства, то электрическое поле – однородно. В нём линии напряжённости расположены параллельно.

В качестве примера является электрическое поле, образованное разноимёнными зарядами на участке плоских металлических пластин (см. рис. 2).

Рис. 2. Пример однородности

Неоднородное электрическое поле

Чаще встречаются поля, напряжённости которых в разных точках отличаются. Линии напряжённости у них имеют сложную конфигурацию. Простейшим примером неоднородности является электрический диполь, то есть система из двух разноимённых зарядов, влияющих друг на друга (см. рис. 3). Несмотря на то, что векторы напряжённости электрического диполя образуют красивые линии, но поскольку они не равны, то такое поле неоднородно. Более сложную конфигурацию имеют вихревые поля (рис 4).  Их неоднородность очевидна.

Рис. 3. Электрический диполь Рис. 4. Вихревые поля

Характеристики

Основными характеристиками являются:

  • потенциал;
  • напряжённость;
  • напряжение.

Потенциал

Термин означает отношение потенциальной энергии W, которой обладает пробный заряд q′ в данной точке к его величине. Выражение φ =W/q′. называется потенциалом электрического поля в этой точке.

Другими словами: количество накопленной энергии, которая потенциально может быть потрачена на выполнение работы, направленной на перемещение единичного заряда в бесконечность, или в другую точку с условно нулевой энергией,  называется потенциалом рассматриваемого электрического поля в данной точке.

Энергия поля учитывается по отношению к данной точке. Её ещё называют потенциалом в данной точке. Общий потенциал системы равен сумме потенциалов отдельных зарядов. Это одна из важнейших характеристик поля. Потенциал можно сравнить с энергией сжатой пружины, которая при высвобождении способна выполнить определённую работу.

Единица измерения потенциала – 1 вольт. При бесконечном удалении точки от наэлектризованного тела, потенциал в этой точке уменьшается до 0: φ=0.

Напряжённость поля

Достоверно известно, что электрическое поле отдельно взятого заряда q действует с определённой силой F на точечный пробный заряд, независимо от того, на каком расстоянии он находится. Сила, действующая на изолированный положительный пробный заряд, называется напряжённостью и обозначается символом E.

Напряжённость – векторная величина. Значение модуля вектора напряжённости: E=F/q′.

Линиями напряжённости электрического поля (известные как силовые линии), называются касательные, которые в точках касания совпадают с ориентацией векторов напряжённости. Плотность силовых линий определяет величину напряжённости.

Рис. 5. Электрическое поле положительного и отрицательного вектора напряжённости

Напряженность вокруг точечного заряда Q на расстоянии r от него, определяется по закону Кулона: E = 14πε0⋅Qr2. Такие поля называют кулоновскими.

Векторы напряженности положительного точечного заряда направлены от него, а отрицательного – до центра (к заряду). Направления векторов кулоновского поля видно на рис. 6.

Рис. 6. Направление линий напряжённости положительных и отрицательных зарядов

Для кулоновских полей справедлив принцип суперпозиции. Суть принципа в следующем:вектор напряжённости нескольких зарядов может быть представлен в виде геометрической суммы напряжённостей, создаваемых каждым отдельно взятым зарядом, входящих в эту систему.

Для общего случая распределения зарядов имеем:

Линии напряжённости схематически изображены на рисунке 7. На картинке видно линии, характерные для полей:

  • электростатического;
  • дипольного;
  • системы и одноимённых зарядов;
  • однородного поля.
Рис. 7. Линии напряжённости различных полей

Напряжение

Поскольку силы электрического поля способны выполнять работу по перемещению носителей элементарных зарядов, то наличие поля является условием для существования электрического тока. Электроны и другие элементарные заряды всегда двигаются от точки, обладающей более высоким потенциалом, к точке с низшим потенциалом. При этом часть энергии расходуется на выполнение работы по перемещению.

Для поддержания постоянного тока (упорядоченного движения носителей элементарных зарядов) необходимо на концах проводника поддерживать разницу потенциалов, которую ещё называют напряжением. Чем больше эта разница, тем активнее выполняется работа, тем мощнее ток на этом участке. Функции по поддержанию разницы потенциалов возложены на источники тока.

Методы обнаружения

Органы чувств человека не воспринимают электрических полей. Поэтому мы не можем их увидеть, попробовать на вкус или определить по запаху. Единственное, что может ощутить человек – это выпрямление волос вдоль линий напряжённости. Наличие слабых воздействий мы просто не замечаем.

Обнаружить их можно через воздействие на мелкие кусочки бумаги, бузиновые шарики и т.п. Электрическое поле воздействует на электроскоп – его лепестки реагируют на такие воздействия.

Очень простой и эффективный метод обнаружения с помощью стрелки компаса. Она всегда располагается вдоль линий напряжённости.

Существуют очень чувствительные электронные приборы, с лёгкостью определяющие наличие электростатических полей.

Методы расчета электрического поля

Для расчётов параметров используются различные аналитические или численные методы:

  • метод сеток или конечных разностей;
  • метод эквивалентных зарядов;
  • вариационные методы;
  • расчёты с использованием интегральных уравнений и другие.

Выбор конкретного метода зависит от сложности задачи, но в основном используются численные методы, приведённые в списке.

Использование

Изучение свойств электрического поля открыло перед человечеством огромные возможности. Способность поля перемещать электроны в проводнике позволила создавать источники тока.

На свойствах электрических полей создано различное оборудование, применяемое в медицине, химической промышленности, в электротехнике. Разрабатываются приборы, применяемые в сфере беспроводной передачи энергии к потребителю. Примером могут послужить устройства беспроводной зарядки гаджетов. Это пока только первые шаги на пути к передачи электричества на большие расстояния.

Сегодня, благодаря знаниям о свойствах полевой формы материи, разработаны уникальные фильтры для очистки воды. Этот способ оказался дешевле, чем использование традиционных сменных картриджей.

К сожалению, иногда приходится нейтрализовать силы полей. Обладая способностью электризации предметов, оказавшихся в зоне действия, электрические поля создают серьёзные препятствия для нормальной работы радиоэлектронной аппаратуры. Накопленное статическое электричество часто является причиной выхода из строя интегральных микросхем и полевых транзисторов.

Электрическое поле: тела, характеристики, история

Электрическое поле – это одна из теоретических концепций, объясняющих явления взаимодействия меж заряженными телами. Субстанцию нельзя пощупать, но можно доказать существование, что и было сделано в ходе сотен натурных экспериментов.

Взаимодействие заряженных тел

Привыкли считать устаревшие теории утопией, между тем мужи науки вовсе не глупые. Сегодня смешно звучит учение Франклина об электрической жидкости, видный физик Эпинус посвятил целый трактат. Закон Кулона открыт экспериментально на основе крутильных весов, аналогичными методами пользовался Георг Ом при выводе известного уравнения для участка цепи. Но что лежит за всем этим?

Должны признаться, электрическое поле попросту является очередной теорией, не уступающей франклиновой жидкости. Сегодня известно о субстанции два факта:

  1. Постоянное электрическое поле существует вокруг заряженного тела. Наличествует два знака частиц, объекты могут притягиваться, отталкиваться. Учат в школе, нет смысла дополнительно здесь обсуждать вопрос. Напряженность поля показывает, в какую сторону будет действовать сила на положительно заряженную частицу – потому, является величиной векторной. Тело окружено линиями эквивалентности, в каждой точке которых направление уникальное. Для точечного заряда расходятся лучами в стороны. Направление определено знаком: векторы стремятся прочь от положительного.

    Силовые линии электрического поля

  2. Электрическое поле изменяется во времени, пространстве. Согласно уравнениям Максвелла, порождает магнитное, описываемое аналогичным законом. Векторы полей лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях, существуют в тесной взаимосвязи. Электромагнитная волна, повсеместно используемая в быту, технике для передачи информации посредством эфира.

Изложенные факты заложили базис современного представления о взаимодействиях в природе, выступают опорой теории близкодействия. Помимо нее учеными выдвигались другие предположения о сути наблюдаемого явления. Теория близкодействия подразумевает мгновенное распространение сил без участия эфира. Поскольку явления пощупать труднее, нежели электрическое поле, многие философы окрестили подобные взгляды идеалистическими. В нашей стране они успешно критиковались советской властью, поскольку, как известно, большевики недолюбливали Бога, клевали по каждому удобному случаю идею существования чего-либо, “зависимого от наших представлений и поступков” (попутно изучая сверхвозможности Джуны).

Франклин объяснял положительные, отрицательные заряды тел избытком, недостаточностью электрической жидкости.

Характеристики электрического поля

Электрическое поле описывается векторной величиной – напряженностью. Стрелка, направление которой совпадает с силой, действующей в точке на единичный положительный заряд, длина пропорциональна модулю силы. Физики находят удобным пользоваться потенциалом. Величина скалярная, проще представить на примере температуры: в каждой точке пространства некоторое значение. Под электрическим потенциалом понимают работу, совершаемую для перемещения единичного заряда из точки нулевого потенциала в данную точку.

Электрический потенциал

Поле, описываемое указанным выше способом, называется безвихревым. Иногда именуют потенциальным. Функция потенциала электрического поля непрерывная, изменяется плавно по протяженности пространства. В результате выделим точки равного потенциала, складывающие поверхности. Для единичного заряда сфера: дальше объект, слабее поле (закон Кулона). Поверхности называют эквипотенциальными.

Для понимания уравнений Максвелла заимейте представление о нескольких характеристиках векторного поля:

  • Градиентом электрического потенциала называется вектор, направление совпадает с наискорейшим ростом параметра поля. Значение тем больше, чем быстрее изменяется величина. Направлен градиент от меньшего значения потенциала к большему:
  1. Градиент перпендикулярен эквипотенциальной поверхности.
  2. Градиент тем больше, чем ближе расположение эквипотенциальных поверхностей, отличающихся друг от друга на заданную величину потенциала электрического поля.
  3. Градиент потенциала, взятый с обратным знаком, является напряженностью электрического поля.

Электрический потенциал. Градиент “взбирается в гору”

  • Дивергенция является скалярной величиной, вычисляемой для вектора напряженности электрического поля. Является аналогом градиента (для векторов), показывает скорость изменения величины. Необходимость во введении дополнительной характеристики: векторное поле лишено градиента. Следовательно, для описания требуется некий аналог – дивергенция. Параметр в математической записи схож с градиентом, обозначается греческой буквой набла, применяется для векторных величин.
  • Ротор векторного поля именуется вихрем. Физически величина равна нулю при равномерном изменении параметра. Если ротор отличен от нуля, возникают замкнутые изгибы линий. У потенциальных полей точечных зарядов по определению вихрь отсутствует. Не обязательно линии напряжённости в этом случае прямолинейны. Просто изменяются плавно, не образуя вихрей. Поле с ненулевым ротором часто называют соленоидальным. Часто применяется синоним – вихревое.
  • Полный поток вектора представлен интегралом по поверхности произведения напряженности электрического поля на элементарную площадь. Предел величины при стремлении емкости тела к нулю представляет собой дивергенцию поля. Понятие предела изучается старшими классами средней школы, ученик может составить некоторое представление на предмет обсуждения.

Уравнения Максвелла описывают изменяющееся во времени электрическое поле и показывают, что в таких случаях возникает волна. Принято считать, одна из формул указывает отсутствие в природе обособленных магнитных зарядов (полюсов). Иногда в литературе встретим особый оператор – лапласиан. Обозначается как квадрат набла, вычисляется для векторных величин, представляет дивергенцией градиента поля.

Пользуясь означенными величинами, математики и физики рассчитывают электрические и магнитные поля. Например, доказано: скалярный потенциал может быть только у безвихревого поля (точечных зарядов). Придуманы другие аксиомы. Вихревое поле ротора лишено дивергенции.

Подобные аксиомы легко положим в основу описания процессов, происходящих в реальных существующих устройствах. Антигравитационный, вечный двигатель были бы неплохим подспорьем экономике. Если реализовать на практике теорию Эйнштейна никому не удалось, наработки Николы Тесла исследуются энтузиастами. Отсутствуют ротор, дивергенция.

Краткая история развития электрического поля

  • Первой вехой назовем введение в обиход науки Лагранжем понятия потенциала. Параметр в теории электричества характеризует напряженность поля. Великий астроном ввел потенциал применительно к небесной механике в 1773 году.
  • В 1785 году Кулон с использованием крутильных весов опытным путем вывел закон взаимодействия между электрическими зарядами.
  • В 1812 году Пуассон связал понятие потенциала с электрическими и магнитными явлениями.
  • В 1819 году Эрстед эмпирически показал: магнитная стрелка может отклоняться текущим по проводнику током (см. Магнитная индукция), создающим вокруг круговое электрическое поле постоянной напряжённости.
  • 1827 год – Георг Ом вывел закон, связывающий величины напряжения и силы тока через сопротивление участка цепи. Использовалось действие поля на магнитную стрелку. Результирующая сила измерялась при помощи крутильных весов.

    Георг Ом

  • В 1831 году М. Фарадей публикует работы по электромагнетизму, показывая взаимосвязь двух разнородных полей, объясняется практическая сторона вопроса (электродвигатель). Фарадей занимался вопросами на тот момент без малого 10 лет, не решался опубликовать конспект, остановленный критикой со стороны своего наставника Дэви, считавшего идею задумки плагиатом (см. Википедию). Взгляды ученого нашли горячий отклик в сердцах материалистов. Согласно М. Фарадею поле распространяется с конечной скоростью в эфире (известная из физики скорость света).
  • Выведенное в 1833 году правило Ленца привело к выявлению в 1838 году обратимости электрических машин (с работы на генерацию энергии).
  • Во второй половине XIX века ввели в обиход единицы измерения магнитного и электрического полей (тесла появилась во второй половине XX века при утверждении системы единиц СИ).
  • В 1973 году Максвелл впервые излагает теорию в «Трактате об электричестве и магнетизме» взаимосвязи электрического, магнитного полей, подкрепляя уравнениями.

За постановкой теории последовали многочисленные работы по применению электрического и электромагнитного полей на практике, самой известной из которых в России считают опыт Попова по передачи информации через эфир. Возник ряд вопросов. Стройная теория Максвелла бессильна объяснить явления, наблюдающихся при прохождении электромагнитных волн через ионизированные среды. Планк выдвинул предположение: лучистая энергия испускается дозированными порциями, названными впоследствии квантами. Дифракцию отдельных электронов, любезно демонстрируемую Ютуб в англоязычном варианте, открыли в 1949 году советские физики. Частица одновременно проявляла волновые свойства.

Это говорит нам: современные представление об электрическом поле постоянном и переменном, далеки совершенству. Многие знают Эйнштейна, бессильны объяснить, что отрыл физик. Теория относительности 1915 года связывает электрическое, магнитное поля и тяготение. Правда, формул в виде закона представлено не было. Сегодня известно: существуют частицы, движущееся быстрее, распространения света. Очередной камень в огород.

Системы единиц претерпевали постоянное изменение. Изначально введенная СГС, базирующаяся на наработках Гаусса, не удобна. Первые буквы обозначают базисные единицы: сантиметр, грамм, секунда. Электромагнитные величины добавлены к СГС в 1874 году Максвеллом и Томсоном. СССР в 1948 году страной стала использовать МКС (метр, килограмм, секунда). Конец баталиям положило введение в 60-х годах XX века системы СИ (ГОСТ 9867), где напряженности электрического поля измеряется в В/м.

Использование электрического поля

В конденсаторах происходит накопление электрического заряда. Следовательно, меж обкладками образуется поле. Поскольку емкость напрямую зависит от величины вектора напряженности, с целью повышения параметра пространство заполняется диэлектриком.

Косвенным образом электрические поля применяются кинескопами, люстрами Чижевского, потенциал сетки управляет движением лучей электронных ламп. Несмотря на отсутствие стройной теории, эффекты электрического поля лежат в основе многих изображений.

Определение параметров, используемых в уравнениях электрического поля и потенциала

Контекст 1

… Ω обозначает угол между направлением вектора электрического поля и направлением вектора оси симметрии сфероида. E 0 относится к величине электрического поля. Используя методологию, описанную в предыдущих разделах, мы вычисляем конкретные коэффициенты K np s и K np c, находим коэффициенты A np, B np для индуцированных потенциалов, записываем электрическое поле и вычисляем силу и крутящий момент.Мы ожидаем двух основных результатов при использовании постоянного электрического поля: все компоненты силы будут равны нулю, а значения крутящего момента должны в целом согласовываться с предсказанными дипольной моделью. Первое предсказание нулевой силы легко проверить, и оно не показано в пользу более интересных данных. Сравнение двух методов можно увидеть на рисунке 2, где крутящий момент показан в зависимости от вращения частицы в постоянном электрическом поле. Значения крутящего момента в каждом методе были нормализованы для E 0, a, b и m.Очевидно, что эти два метода полностью согласуются друг с другом. Любое отклонение между ними можно объяснить тем, что дипольная модель полностью аналитична, в то время как наш расчет MST содержит присущую числовую ошибку. Однако из сравнения легко увидеть, что количество числовой ошибки весьма невелико. Хотя эта работа в основном касается электростатической системы, результаты могут быть применены к электродинамическому случаю, например, к стационарной оптической системе. Выбранное нами оптическое поле представляет собой одномерный периодический оптический ландшафт, созданный простой голографией.На оптических частотах частицы реагируют только на усредненные по времени силу и крутящий момент, которые вычисляются с помощью тензора напряжений с использованием вектора электрического поля и его сопряженного элемента. Это справедливо, потому что мы предполагаем реальную диэлектрическую проницаемость, то есть нет временной задержки в поляризации частицы. Комбинируя это с формой MST, показанной в формуле. (2) и обозначение вектора для электрического поля, можно видеть, что временная составляющая поля выпадает из расчета MST. Таким образом, запись электрического поля в правильной векторной записи в сочетании с правильной формулировкой MST дает правильный результат, усредненный по времени.Мы сохраняем интерес только к немагнитным частицам, позволяя пренебречь компонентами магнитного поля. Важно знать, как мы определяем электрическое поле и электрический потенциал и как частица помещается в эту среду, чтобы понять влияние поля на частицу. Ссылаясь на схему, показанную на рисунке 3, мы сначала хотим, чтобы интенсивность I (x) приняла следующую форму. Затем мы произвольно выбираем оптическое поле, чтобы оно имело p-поляризацию, и помещая это в локальную систему координат частицы, мы получаем следующую форму для электрического поля…

Электромагнитный параметр – обзор

1.7 Аналитическая и численная оценка рассеянного поля

Точного решения в замкнутой форме для электромагнитного поля, рассеянного от естественных поверхностей, не существует: любой подход основан на некоторых приближениях. Соответствующее решение также является приближенным. Несмотря на эти ограничения, классические аналитические методы часто проливают свет на механизм рассеяния и иногда дают обоснование для интерпретации разбросанных данных; однако они редко бывают удовлетворительными по отношению к приложениям, указанным в Разделе 1.3. Затем постоянно предлагаются новые методы рассеяния с целью улучшения их применимости; но обычно небольшие улучшения в классических подходах оплачиваются большим увеличением сложности методов.

В этой книге представлены аналитические методы оценки рассеянного поля в замкнутой форме, адаптированные к фрактальным моделям. Эти методы приспособлены к фрактальным моделям, обсуждая задействованные приближения: каждый метод позволяет выразить рассеянное поле как функцию фрактальных и электромагнитных параметров поверхности, а также геометрических и электромагнитных параметров датчика.Полный список этих параметров теперь представлен подробно: это имеет решающее значение для определения потенциальности, присущей любой модели рассеяния.

Параметры поверхности в порядке. В главе 3 показано, что фрактальные модели включают два фрактальных параметра; например, можно использовать фрактальную размерность и топотезию или, альтернативно, показатель Херста и стандартное отклонение приращений поверхности. Наконец, если рассматриваются спектральные представления, используются спектральная амплитуда и наклон. Электромагнитные параметры, диэлектрическая проницаемость и проводимость однородной среды под поверхностью сгруппированы в комплексную диэлектрическую проницаемость в обычном случае немагнитного материала.Что касается параметров датчика, то рассматривается узкополосный бистатический радар: обычными параметрами являются геометрические координаты передатчика и приемника, а также несущая частота радара.

Следует прокомментировать классические подходы. В главе 2 показано, что классические модели рассеивающей поверхности включают как минимум два параметра: обычно стандартное отклонение поверхности и корреляционную длину. Однако эти два параметра приводят к моделям, которые очень плохо учитывают свойства естественных поверхностей, и их ограничение можно смягчить, увеличив количество параметров.Это (незначительное) улучшение модели оплачивается значительным усложнением оценки рассеянного поля.

Классические процедуры оценки рассеянного электромагнитного поля доступны в нескольких прекрасных книгах. В некоторых случаях эти аналитические классические процедуры также кратко упоминаются по двум причинам. Во-первых, чтобы подчеркнуть, почему их нельзя применять к фрактальным поверхностям; и во-вторых, чтобы обеспечить сравнение с результатами, основанными на фрактальной геометрии.

Также доступны численные решения проблемы. В этом случае рассеянное поле не получается в замкнутой форме, и большая часть мотивации, обсуждаемой в разделе 1.3, не может быть выполнена. Однако для проверки аналитических можно использовать численные процедуры. Важно подчеркнуть, что численные процедуры также приводят к приближенным решениям задачи рассеяния. Следовательно, численный подход также требует некоторых теоретических обсуждений, чтобы дать его оценку относительно фактических данных.

Влияние параметров необратимой электропорации и наличия металлического стента на структуру силовых линий электрического поля

  • 1.

    Martin, R.C.G. II. Необратимая электропорация при местнораспространенном раке поджелудочной железы 3 стадии: оптимальная техника и результаты. J. Vis. Surg. 1 , 1–9 (2015).

    Google ученый

  • 2.

    Ruarus, A.H. et al. Чрескожная необратимая электропорация при местнораспространенном и рецидивирующем раке поджелудочной железы (PANFIRE-2): многоцентровое проспективное исследование фазы II в одной группе. Радиология 294 , 212–220 (2020).

    PubMed Google ученый

  • 3.

    Рубинский Б., Оник Г. и Микус П. Необратимая электропорация: новый метод абляции – клинические последствия. Тех. Cancer Res. Относиться. 6 , 37–48 (2007).

    Google ученый

  • 4.

    Эдд, Дж. Ф., Горовиц, Л., Давалос, Р. В., Мир, Л. М., Рубинский, Б.Результаты in vivo нового метода фокальной абляции ткани: необратимая электропорация. IEEE Trans. Биомед. Англ. 53 , 1409–1415 (2006).

    PubMed Google ученый

  • 5.

    Уивер, Дж. К., Чизмаджев, Ю. А. Теория электропорации: обзор. Bioelectrochem. Биоэнерг. 41 , 135–160 (1996).

    CAS Google ученый

  • 6.

    Уивер, Дж. С. Электропорация клеток и тканей. IEEE Trans. Plasma Sci. 28 , 24–33 (2000).

    ADS CAS Google ученый

  • 7.

    Донг, З., Сайкумар, П., Вайнберг, Дж. М. и Венкатачалам, М. А. Кальций в повреждении и смерти клеток. Annu. Преподобный Патол. Мех. Дис. 1 , 405–434 (2006).

    CAS Google ученый

  • 8.

    Гиссель, Х., Ли, Р. К. и Гейл, Дж. Электропорация и клеточная физиология 9–17 (Springer, Berlin, 2011).

    Google ученый

  • 9.

    Lee, E. W. et al. Усовершенствованная техника абляции печени для создания полной гибели клеток: необратимая электропорация. Радиология 255 , 426–433 (2010).

    PubMed Google ученый

  • 10.

    Давалос Р. В., Бхонсл С. и Нил Р. Э. II. Значение и рассмотрение тепловых эффектов при применении терапии абляции ткани с необратимой электропорацией. Простата 75 , 1114–1118 (2015).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 11.

    Tol, J. A. M. G. et al. Металлические или пластиковые стенты для предоперационного дренирования желчевыводящих путей при резектабельном раке поджелудочной железы. Кишечник 65 , 1981–1987 (2016).

    CAS PubMed Google ученый

  • 12.

    Walter, D. et al. Экономическая эффективность металлических стентов для облегчения непроходимости внепеченочных желчных протоков в рандомизированном контролируемом исследовании. Гастроэнтерология 149 , 130–138 (2015).

    PubMed Google ученый

  • 13.

    Монссон, К., Нильссон, А. и Карлсон, Б. М. Тяжелые осложнения необратимой электропорации поджелудочной железы при наличии металлического стента: предупреждение о процедуре, которую никогда не следует выполнять. Acta Radiologica Short Reports. 3 , 1–3 (2014).

    Google ученый

  • 14.

    Корнелис, Ф. Х. et al. Периопухолевые металлические имплантаты снижают эффективность необратимой электропорации для устранения колоректальных метастазов в печени. Cardiovasc. Intervent. Радиол. 43 , 84–93 (2020).

    PubMed Google ученый

  • 15.

    Ben-David, E. et al. Необратимая электропорация: лечебный эффект зависит от местной окружающей среды и свойств тканей. Радиология 269 , 738–747 (2013).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 16.

    Дунки-Джейкобс, Э. М., Филипс, П. и Мартин, Р. К. Г. II. Оценка термического повреждения печени, поджелудочной железы и почек во время необратимой электропорации на экспериментальной модели in vivo. руб. J. Surg. 101 , 1113–1121 (2014).

    CAS PubMed Google ученый

  • 17.

    Нил Р. Э. II. et al. Влияние металлических имплантатов на терапию электропорацией: возможность необратимой электропорации для спасения брахитерапии. Cardiovasc. Intervent. Радиол. 36 , 1638–1645 (2013).

    PubMed Google ученый

  • 18.

    Scheffer, H.J. et al. Комментарий к: Månsson C, Nilsson A, Karlson BM Тяжелые осложнения с необратимой электропорацией поджелудочной железы при наличии металлического стента: предупреждение о процедуре, которую никогда не следует выполнять. Acta Radiologica Short Reports 3 (11), 1–3 (2014).

    Google ученый

  • 19.

    Scheffer, H.J. et al. Влияние металлического стента на распределение тепловой энергии при необратимой электропорации. PLoS ONE 11 , e0148457 (2016).

    PubMed PubMed Central Google ученый

  • 20.

    Melenhorst, M. C. A. M. et al. Чрескожная необратимая электропорация неоперабельной внутригрудной холангиокарциномы (опухоль Клацкина): клинический случай. Cardiovasc. Intervent. Радиол. 39 , 117–121 (2016).

    PubMed Google ученый

  • 21.

    Faroja, M. et al. Необратимая абляция электропорации: все ли повреждения нетепловые ?. Радиология 266 , 462–470 (2013).

    PubMed Google ученый

  • 22.

    Гарсия, П. А., Давалос, Р. В. и Миклавчич, Д. Численное исследование распределения электрических и тепловых клеток, убивающих клетки, в терапии на основе электропорации в тканях. PLoS ONE 9 , e103083 (2014).

    ADS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 23.

    Van den Bos, W. et al. Тепловая энергия при необратимой электропорации и влияние различных параметров абляции. J. Vasc. Интерв. Радиол. 27 , 433–443 (2016).

    PubMed Google ученый

  • 24.

    Appelbaum, L. et al. Необратимая абляция электропорации: создание зон абляции большого объема в печени свиньи in vivo с помощью четырехэлектродных решеток. Радиология 270 , 416–424 (2014).

    PubMed Google ученый

  • 25.

    Бен-Дэвид, Э., Аппельбаум, Л., Сосна, Дж., Ниссенбаум, И., Гольдберг, С. Н. Характеристика необратимой абляции электропорации в печени свиньи in vivo. г. J. Roentgenol. 198 , W62 – W68 (2012).

    Google ученый

  • 26.

    Янг Ю., Мозер, М., Чжан, Э., Чжан, В. и Чжан, Б. Оптимизация конфигурации электродов и силы импульса при необратимой электропорации для больших объемов абляции без теплового повреждения. J. Eng. Sci. Med. Диаг. Ther. 1 , 021002-021001-021002–021008 (2018).

    Google ученый

  • 27.

    Чжан, Б., Мозер, М. А. Дж., Чжан, Э. М., Сян, Дж. И Чжан, В. Экспериментальное исследование in vitro метода доставки импульсов при необратимой электропорации. J. Eng. Sci. Med. Диаг. Ther. 1 , 014501-014501-014501–014506 (2018).

    Google ученый

  • 28.

    Дэниэлс, К. и Рубински, Б. Электрическое поле и температурная модель нетепловой необратимой электропорации в гетерогенных тканях. J. Biomech. Англ. 131 , 0710061–07100612 (2009).

    Google ученый

  • 29.

    Давалос, Р.Р. В., Мир, Л. М., Рубинский, Б. Абляция тканей с необратимой электропорацией. Ann. Биомед. Англ. 33 , 223–231 (2005).

    CAS PubMed Google ученый

  • 30.

    Эдд, Дж. Ф. и Давалос, Р. В. Математическое моделирование необратимой электропорации для планирования лечения. Technol. Cancer Res. Относиться. 6 , 275–286 (2007).

    PubMed Google ученый

  • 31.

    Миклавчич, Д., Шемров, Д., Мекид, Х. и Мир, Л. М. Проверенная модель распределения электрического поля в тканях in vivo для электрохимиотерапии и электропереноса ДНК для генной терапии. Biochem. Биофиз. Acta. 1523 , 73–83 (2000).

    PubMed Google ученый

  • 32.

    Гарсия, П. А., Россмейсл, Дж. Х., Нил, Р. Э. II, Эллис, Т. Л. и Давалос, Р. В. Параметрическое исследование, определяющее необратимую электропорацию от теплового повреждения на основе минимально инвазивной внутричерепной процедуры. Biomed. Англ. 10 , 34 (2011).

    Google ученый

  • 33.

    Mi, Y. et al. Многопараметрическое исследование температуры и теплового повреждения опухоли под воздействием высокочастотных импульсных электрических полей наносекундной длительности на основе моделирования методом конечных элементов. Med. Биол. Англ. Compu. 55 , 1109–1122 (2017).

    Google ученый

  • 34.

    Wagstaff, P.G.K. et al. Необратимая электропорация почек свиньи: развитие и распределение температуры. Урол. Онкол. Семинары Ориг. Инвестировать. 33 (168), e161-168.e167 (2015).

    Google ученый

  • 35.

    Джанколи, Д. К. Физика для ученых и инженеров, главы 21 и 23 (Pearson Education International, Лондон, 2008).

    Google ученый

  • 36.

    Bertacchini, C. et al. Разработка системы необратимой электропорации для клинического использования. Technol. Cancer Res. Относиться. 6 , 313–320 (2007).

    PubMed Google ученый

  • 37.

    Гольберг, А., Бруинсма, Б. Г., Уйгун, Б. Э. и Ярмуш, М. Л. Гетерогенность ткани по структуре и проводимости способствует выживанию клеток во время необратимой абляции электропорации за счет «стоков электрического поля». Sci. Отчет 5 , 8485 (2015).

    ADS CAS PubMed PubMed Central Google ученый

  • 38.

    Paranjpe, G. R. & Deshpande, P. Y. Диэлектрические свойства некоторых растительных масел. Proc. Индийский акад. Sci. Разд. А 1 , 880–886 (1935).

    Google ученый

  • 39.

    Приц, К. Электродинамика: подход, свободный от поля, Vol.11, Глава 10 (Springer, Берлин, 2015).

    Google ученый

  • 40.

    Ву Ф. и Муса О. М. Справочник по материалам на основе малеинового ангидрида 151–208 (Springer, Berlin, 2016).

    Google ученый

  • 41.

    Арора Р. и Мош В. Техника высокого напряжения и электроизоляции 275–317 (Wiley, Hoboken, 2011).

    Google ученый

  • 42.

    Хо, К. Ю. и Чу, Т. К. Удельное электрическое сопротивление и теплопроводность девяти выбранных нержавеющих сталей AISI. (Центр информационного анализа теплофизических и электронных свойств, 1977).

  • 43.

    Нитинол Устройства и компоненты. Паспорт материала Nitinol SM495 Wire. (Confluent Medical Technologies, 2020).

  • Исследования параметров импульсного электрического поля для инактивации микроорганизмов в жидких пищевых продуктах

    Центр Shodhganga @ INFLIBNET предоставляет студентам-исследователям платформу для размещения своих докторских диссертаций.D. тезисы и сделать их доступными всему научному сообществу в открытом доступе. Зеркало Шодхганга

    Используйте этот идентификатор для цитирования или ссылки на этот элемент: http://hdl.handle.net/10603/298668

    Технические инновации в сельском хозяйстве производство скоропортящихся и нетканых продуктов питания в мире постоянно растет, но на производство продуктов питания в значительной степени влияют сезонные и природные изменения. в течение года Термические методы используются в течение долгого времени, но они радикально меняют продукты, которые необходимо сохранить, особенно их вкус Тенденции здорового питания и предпочтения в отношении качества продуктов питания увеличивают спрос на альтернативные методы обработки пищевых продуктов во всем мире. Были исследованы нетермические технологии обработки пищевых продуктов. в результате растущего спроса на высококачественные свежие продукты питания, такие как пищевые продукты Импульсное электрическое поле PEF – это инновационный процесс, предлагающий улучшение качества пищевых продуктов и альтернативный традиционным термическим методам. Технология PEF имеет такие преимущества, как меньшее время обработки, низкая температура процесса и экологичность. обеспечивается путем приложения импульсного электрического поля к пищевому продукту в зоне обработки. Когда микроорганизм подвергается воздействию PEF, на клеточной мембране индуцируется трансмембранный потенциал, который вызывает гибель клеток. электрические параметры, такие как напряжение амплитуда, ширина импульса, частота импульсов и биологические факторы, такие как размер и структура клеток. Параметры, связанные с технологией PEF, неразрывны по своей природе, поэтому влияние любых индивидуальных параметров можно изучать вместе с другими параметрами. Микроорганизмы могут быть значительно инактивированы, если передается электрическая энергия. к пищевому продукту увеличивается новая строка
    Название: Исследования параметров импульсного электрического поля для инактивации микроорганизмов в жидких пищевых продуктах
    Исследователь: Krishnaveni S
    Руководство (s): Rajini V Инженерное дело и технологии
    Инженерное дело
    Инжиниринг Электротехническое и электронное
    Электрические поля
    Жидкие продукты питания
    Микроорганизмы
    Университет: Университет Анны
    Дата завершения: 2019
    Резюме:
    Пагинация на страницы: xxiii, 166p.
    URI: http://hdl.handle.net/10603/298668
    Имеется на кафедрах: Факультет электротехники

    Элементы Shodhganga защищены авторским правом, все права сохранены, если не указано иное.

    Альтметрический значок:

    Влияние электрического поля на параметры ионосферы и термосферы над станцией EISCAT для летних условий

    31 октября 1998 г.

    31 октября 1998 г.

    В.Клименко В. 1 , Ю. Н. Кореньков 1 , М. Фёрстер 2 Клименко В.В. и др. Клименко В.В. 1 , Ю. Н. Кореньков 1 , М. Фёрстер 2
    • 1 Западное отделение ИЗМИРАН, Калининградская обсерватория Академии наук, Россия
    • 2 GeoForschungsZentrum, Projektbereich 2.3, Telegrafenberg D-14473 Потсдам, Германия Факс: + 49 331 288 1238; электронная почта: mf @ gfz- Потсдам.de
    • 1 Западное отделение ИЗМИРАН, Калининградская обсерватория Академии наук, Россия
    • 2 GeoForschungsZentrum, Projektbereich 2.3, Telegrafenberg D-14473 Потсдам, Германия Факс: + 49 331 288 1238; e-mail: mf @ gfz- Potsdam.de
    Скрыть данные об авторе

    Представлены численные расчеты термосферных и ионосферных параметров над EISCAT для спокойных геомагнитных условий летом.Использовалась Глобальная самосогласованная модель термосферы, ионосферы и протоносферы (GSM TIP). Численные результаты были получены как при самосогласованном расчете электрических полей магнитосферного происхождения и происхождения динамо-действия, так и только с использованием магнитосферных электрических полей. Было обнаружено, что динамо-электрическое поле оказывает некоторое влияние на картину ионосферной конвекции в спокойных геомагнитных условиях. Он оказывает заметное влияние в основном на зональную нейтральную составляющую ветра над EISCAT (± 20 м / с на высоте 140 км).Мы изучили влияние различных распределений продольного тока (ПТ) на параметры термосферы / ионосферы и показали, что качественное согласие может быть получено с зонами ПТ в области I и II на 75 ° и 65 ° геомагнитной широты. соответственно. Максимальные интенсивности ПТ были приняты в 03–21 MLT для обеих областей с пиковыми значениями 2,5 × 10 –7 А м –2 (область I) и 1,25 × 10 –7 А м –2 (регион II). Эти результаты согласуются со статистическим распределением потенциала и моделями FAC, построенными с использованием данных EISCAT.Было обнаружено, что отсутствие пониженной концентрации электронов в ночном секторе, наблюдаемое радаром EISCAT, связано с пространственным распределением ионосферной конвекции, возникающей из-за электрических полей магнитосферного происхождения.

    Ключевые слова. Электрические поля и токи · Взаимодействие ионосферы с атмосферой · Моделирование и прогноз

    Определение параметров электромагнитного поля для уничтожения мух в животноводческих помещениях

    Веселкин, Г.(1983). О взаимоотношениях зоофильных мух с домашними животными. Ветеринария, энтомология, 14, 138–146.

    Холтон, Г. (1978). Кейсы научного воображения. Кембридж, 364.

    Ишаая И., Касида Дж. Э. (1987). Детоксикация пиретроидов и синергизм у насекомых. Пестик. Chem. Гм. Welfare snd Environ, 3, 307–314.

    Черенков А., Косулина Н., Сапрука А. (2015). Теоретический анализ распределения электрического напряжения электромагнитного поля в семенах зерновых культур.Научно-исследовательский журнал фармацевтических, биологических и химических наук, 6 (6), 1686–1694.

    ДеРоуэн, С. М., Миллер, Дж. Э., Фойлт, Л. Д. (2010). Борьба с роговыми мухами (Haematobia Irans) и желудочно-кишечными нематодами и их связь с показателями роста крупного рогатого скота 12. Профессиональный зоотехник, 26 (1), 109–114. DOI: https://doi.org/10.15232/s1080-7446(15)30563-5

    МакАртур, М. Дж., Рейнемейер, К. Р. (2014). Сгоняя СШАживотноводство в сторону смены парадигмы в борьбе с паразитами. Ветеринарная паразитология, 204 (1-2), 34–43. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vetpar.2013.12.021

    Гуссманн, М., Киркеби, К., Грасбёль, К., Фарре, М., Халаса, Т. (2018). Биоэкономическая имитационная модель интрамаммарных инфекций в стадах молочного скота, специфичная для штамма, коровы и стада. Журнал теоретической биологии, 449, 83–93. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jtbi.2018.04.022

    Klong-klaew, T., Сонтигун, Н., Санит, С., Самерджай, К., Суконтасон, К., Курахаши, Х. и др. al. (2017). Полевая оценка полуавтоматической воронкообразной ловушки нацелена на важных с медицинской точки зрения не кусающих мух. Acta Tropica, 176, 68–77. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actatropica.2017.07.018

    Мирабаллес, К., Бушио, Д., Диас, А., Санчес, Дж., Рит-Корреа, Ф., Саравиа, А., Кастро-Жанер, Э. (2017). Эффективность проходной мухоловки для борьбы с Haematobia Irans у дойных коров в Уругвае.Ветеринарная паразитология: региональные исследования и отчеты, 10, 126–131. DOI: https://doi.org/10.1016/j.vprsr.2017.10.002

    Деннинг, С.С., Уошберн, С.П., Уотсон, Д.В. (2014). Разработка новой проходной ловушки для мух для борьбы с роговыми мухами и другими вредителями на пастбищных молочных коровах. Журнал молочной науки, 97 (7), 4624–4631. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2013-7872

    Кениц, М. Дж., Хайнс, Б. Дж., Мун, Р. Д. (2018). Оценка коммерческой вакуумной ловушки для мух для борьбы с мухами на органических молочных фермах.Журнал молочной науки, 101 (5), 4667–4675. DOI: https://doi.org/10.3168/jds.2017-13367

    Лимсопатам, К., Буняван, Д., Умонгно, К., Суконтасон, К. Л., Чайвонг, Т., Лексомбун, Р., Суконтасон, К. (2017). Влияние холодной аргоновой плазмы на яйца воздушной мухи Lucilia cuprina (Diptera: Calliphoridae). Acta Tropica, 176, 173–178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actatropica.2017.08.005

    Шер, Л. Д., Креш, Э., Шван, Х. П. (1970). О возможности нетеплового биологического воздействия импульсного электромагнитного излучения.Биофизический журнал, 10 (10), 970–979. DOI: https://doi.org/10.1016/s0006-3495(70)86346-9

    Пиротти, Э., Отдельнов, В. (2007). Моделирование распределения электромагнитного поля в малых биологических масштабах (приближение первого и второго порядка). Вестник НТУ ХПИ, 41, 17–21.

    Никольский В., Никольская Т. (1989). Электродинамика и распространение. Москва, 544.

    Кальницкий Л., Добротин Д., Жевержеев В. (1976).Спецкурс высшей математики. Москва, 389.

    Сретенский, Л. (1946). Теория ньютоновского потенциала. Москва, 324.

    Ильин В., Позняк Е. (1999). Линейная алгебра. Москва, 302.

    Дейч, С. (1970). Модели нервной системы. Москва: Мир, 326.

    Леонов В. М., Пешков И. Б. (2006). Основы кабельной техники. Москва: Академия, 432.

    Шнейдер В.Е., Слуцкий А.И., Шумов А.С. (1978). Краткий курс высшей математики. Москва: Высшая школа, 328.

    Росс, Г., Росс, Ч., Росс, Д. (1985). Инсектология [Энтимология]. Москва: Мир, 576.

    Черенков А., Пиротти Э. (2000). Изменения мембранного потенциала биологических клеток во внешних электромагнитных полях. Вестник Харьковского государственного политехнического университета, 92, 96–99.

    Влияние внеклеточной проводимости и параметров приложенного электрического поля

    Талеле, С., И Гейнор, П. (2008). Нелинейная модель электропроницаемости во временной области: влияние внеклеточной проводимости и параметров приложенного электрического поля. Журнал электростатики, 66 (5-6), 328-334.

    Абстрактные
    В этой статье описываются результаты моделирования, полученные из ранее описанной численной модели для одиночной клетки, подвергшейся воздействию импульса электрического поля произвольной формы. В этой статье основное внимание уделяется тому, как можно значительно повысить эффективность приложений, связанных с электропорацией, путем соответствующей регулировки параметров приложенного электрического поля и проводимости внешней среды σe.Особое внимание здесь уделяется нормализации степени электропорации для диапазона радиусов клеток. Результаты моделирования показывают, что для клеток существенно разных размеров может быть трудно быть близко к однородной электропорации, если они окружены средой с проводимостью выше примерно 5 * 10⁻³ См / м для биполярных импульсов 100 кГц или 0,2 См / м. для биполярных импульсов 1 МГц. Для достижения максимально нормализованной электропорации для изменения радиуса / размера, необходимого в любом конкретном приложении, использование более низкого σe было бы предпочтительным.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *