Перечислите общие свойства всех полей в физике
Перейти к содержимому

Перечислите общие свойства всех полей в физике

  • автор:

основные свойства электрического поля ?

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

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

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

Остальные ответы

Св-ва электрического поля:

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

Перечислите общие свойства всех полей в физике

Бог проявил щедрость,
когда подарил миру такого человека.

Светлане Плачковой посвящается

Издание посвящается жене, другу и соратнику, автору идеи, инициатору и организатору написания этих книг Светлане Григорьевне Плачковой, что явилось её последним вкладом в свою любимую отрасль – энергетику.

  • Книга 1. От огня и воды к электричеству
  • Книга 2. Познание и опыт — путь к современной энергетике
  • Книга 3. Развитие теплоэнергетики и гидроэнергетики
  • Книга 4. Развитие атомной энергетики и объединенных энергосистем
  • Книга 5. Электроэнергетика и охрана окружающей среды. Функционирование энергетики в современном мире

Книга 2. Познание и опыт — путь к современной энергетике

  • Книга 2. Познание и опыт — путь к соврем
  • ЧАСТЬ 3. Развитие учения об электричеств
  • Раздел 5. Первые наблюдения и эксперимен

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.

  • Введение
  • ЧАСТЬ 1. Искусство познавать окружающий мир
  • ЧАСТЬ 2. Развитие учения о теплоте, термодинамику, теплопередачу и тепловые машины
    • Раздел 1. Теплота
      • 1.1. Агрегатные состояния тел
      • 1.2. Природа теплоты. Принцип эквивалентности. Закон сохранения энергии
      • 1.3. Энергия. Виды энергии и их особенности
      • 1.4. Теплоемкость
      • 2.1. Предмет и метод термодинамики
      • 2.2. Основные понятия и определения
      • 2.3. Первый закон термодинамики
      • 2.4. Второй закон термодинамики
      • 2.5. Понятие эксергии
      • 2.6. Третий закон термодинамики (тепловой закон Нернста)
      • 2.7. Энтропия и беспорядок (cтатистический характер второго закона термодинамики)
      • 2.8. Философско-методологические основы второго закона термодинамики
      • 2.9. Термодинамика на рубеже XXI века. Состояние и перспективы
      • 3.1. Способы переноса теплоты
      • 3.2. Классификация способов переноса теплоты
      • 3.3. Некоторые основные направления развития теории и практики теплопередачи на современном этапе
      • 4.1. Паровые двигатели (паровые машины; паровые турбины)
        • 4.1.1. Паровые машины
        • 4.1.2. Паровые турбины
        • Раздел 5. Первые наблюдения и экспериментальные исследования электричества и магнетизма. Открытие основных свойств и законов электричества
          • 5.1. Первые сведения об электричестве трения и магнетизме
          • 5.2. Электропроводность. Проводники и изоляторы
          • 5.3. Два рода электрических зарядов. Закон Кулона
          • 5.4. Электрическое поле и его характеристики
          • 5.5. Электрическая емкость. Конденсатор
          • 5.6. Электрическая машина трения. Индукционная машина
          • 5.7. Опыты с электрическим разрядом. Изучение атмосферного электричества
          • 6.1. Открытие гальванического тока
          • 6.2. Исследование электрической цепи. Законы Ома и Кирхгофа
          • 6.3. Электромагнетизм. Электромагнитная индукция
          • 7.1. Оборачиваемость электрической и тепловой энергии. Закон Джоуля-Ленца
          • 7.2. Открытие вольтовой дуги. Дуговые электрические лампы
          • 7.3. Лампы накаливания
          • 7.4. Термоэлектрический ток
          • 7.5. Зарождение основ электродинамики
          • 8.1. Первые электрические машины
          • 8.2. Создание центральных электростанций
          • 9.1. Первые электродвигатели
          • 9.2. Использование электрической тяги
          • 9.3. Электродвигатели переменного тока
          • 10.1. Электролиз, гальваностегия, гальванопластика
          • 10.2. Другие направления применения химического действия тока
          • 10.3. Техническое применение теплового действия тока
          • 11.1. Первые опыты по передаче электричества на расстояние
          • 11.2. Первые системы передачи электроэнергии постоянным током
          • 11.3. Передача электроэнергии переменным током
          • 11.4. Трансформация электроэнергии
          • 11.5. Усовершенствование конструкции линий электропередачи
          • 12.1. Первые шаги по объединению
          • 12.2. Основные способы соединения сетей
          • 12.3. Реализация объединения электрических сетей в первой трети ХХ века
          • 12.4. Преимущества соединения сетей
          • 12.5. Основные технические проблемы соединения сетей
          • 15.1. От первых электростанций и линий электропередачи к объединенной энергетической системы Украины
          • 15.2. Создание и становление Киевской энергосистемы
          • 15.3. Становление энергетики Западной Украины
          • Раздел 16. От открытия радиоактивности до цепной реакции деления урана
            • 16.1. На сцену выходит уран. Радиоактивность
            • 16.2. Энергия атома
            • 16.3. Радиоактивные элементы в периодической системе
            • 16.4. Первые ядерные реакции. Открытие нейтрона
            • 16.5. Искусственная радиоактивность
            • 16.6. Нейтрон вступает в действие. Деление урана. Плутоний
            • 16.7. Цепная ядерная реакция деления урана

            Использование материалов сайта разрешено при условии наличия ссылки на сайт.
            Перепечатка материалов с других источников (СМИ, наших партнеров) возможен в случае указания первоисточника.

            © 2012-2013 Энергетика: история, настоящее и будущее

            • У к р а ї н с ь к а
            • Р у с с к и й

            Полевая физика за час

            Физические поля, например, электрическое или гравитационное поле, являются одним из ключевых понятий современной физики. При этом согласно традиционному подходу величина (напряженность) поля E = E(r) в некой произвольной точке пространства r определяется исключительно внешними телами, так называемыми источниками поля. А вот от наличия или отсутствия в рассматриваемой точке r исследуемого объекта поле считается вообще не зависящим, либо же предполагается, что влияние исследуемого объекта можно считать пренебрежимо малым. Проще говоря, в современной физике величина поля E должна иметь в любой произвольной точке пространства r некое определенное значение E(r) независимо от того, есть ли в этой точке исследуемый объект или его там вообще нет.

            Такой подход позволяет перейти к разделению переменных:

            Полевая физика: формула B1

            На примере электрического поля E(1, 2, . n) , созданного телами под номерами 1, 2, . n и действующего на пробный заряд q0 в точке его расположения, мы можем записать хорошо известное всем выражение для силы F :

            Полевая физика: формула B2

            В рамках этого подхода физическое поле рассматривается лишь как математическая функция, имеющая то или иное значение в каждой точке пространства r в тот или иной момент времени t : E = E(r, t) . При этом физические процессы, связанные с фактом нахождения и поведением исследуемого тела в рассматриваемой точке пространства, которые могли бы как-то искажать данное поле, вообще никак не учитываются.

            Подобный формальный подход к физическим полям приводит к серьезным нестыковкам уже даже в рамках классической теории поля. Так, в модели точечных частиц возникают расходимости, например, энергия точечной заряженной частицы получается бесконечной. В модели неточечных зарядов все оказывается еще сложнее – возникает известный парадокс действия заряда самого на себя, не говоря уже о необходимости постулировать новый тип сил, сдерживающих неточечную заряженную субстанцию одного знака от развала, – так называемые натяжения Пуанкаре. Все эти обстоятельства подробно описаны в известных Фейнмановских лекциях по физике (том 6, глава 28 целиком).

            Но даже не вдаваясь во все эти детали, достаточно просто посмотреть на закон Кулона (или закон всемирного тяготения), согласно которым сила и напряженность поля спадают обратно пропорционально квадрату расстояния r :

            А значит, поле, созданное пробным телом в его непосредственной близости r → 0 , становится неограниченно сильным E0 → ∞ . С одной стороны, это снова приводит к расходимости, если пытаться рассматривать поле E0 самого исследуемого объекта в точке его нахождения как часть общего поля системы в дополнение к полям других тел E(1, 2, . n) . А с другой стороны, это обстоятельство никак не позволяет считать вклад исследуемого тела в общее поле системы пренебрежимо малым!

            Более того, открытие квантовых явлений показало полную несостоятельность аксиомы о том, что пробное тело никак не влияет на величину поля, созданного внешними источниками. Так, ключевым понятием квантовой механики стало понятие измерения, которое согласно традиционной интерпретации приводит к редукции волновой функции. Но это как раз и означает, что факт наличия или отсутствия пробного тела в рассматриваемой точке пространства r кардинальным образом меняет свойства системы, то есть влияет на величину поля! Если пробное тело присутствует, то происходит событие измерения и редукция волновой функции, а если его нет, то и события измерения не происходит.

            Вот и получается, что логически некорректно считать, будто бы в той или иной точке пространства r величина поля E(r) определяется исключительно внешними источниками и никак не зависит от происходящих в этой точке процессов. И если мы поместим в эту точку некое пробное тело, то поле будет действовать на него с той же самой величиной E(r) , которая имела место при отсутствии этого пробного тела. Напротив, величина поля E(r) в любой точке пространства r должна зависеть от того, есть ли там пробное тело или его там нет, и вообще от того, что это за тело, как оно движется и каким образом данное поле искажает.

            Проще говоря, мы должны считать поле в точке расположения исследуемого тела зависящим не только от всех внешних тел 1, 2, . n – источников поля, но прежде всего и от него самого – тела с индексом 0 !

            Полевая физика: формула B4

            Такой подход полностью меняет мировоззрение в отношении природы физических полей. Поля перестают рассматриваться как некая заданная в каждой точке пространства r математическая функция, связанная только с внешними «источниками» и абстрагированная от физических процессов, происходящих в исследуемой точке. Напротив, поле начинает рассматриваться как реальная физическая сущность, своеобразная среда, подверженная собственной динамике и собственным законам.

            В рамках этой логики не тела – «источники» создают поля, а поле, подобно некой среде, всегда существует само по себе независимо от тел. Наличие тел и характер их движения, будь то внешние «источники» или исследуемое тело, лишь создают возмущения в этом поле. Эти возмущения распространяются в поле в виде волн и, достигая других тел, меняют характер их движения, что мы интерпретируем как действие сил разной природы. Подобным образом два резиновых шара, плавающих на поверхности бассейна, могут как сближаться, так и удаляться друг от друга, но истинной причиной такого «притяжения» или «отталкивания» служит динамика воды в бассейне, которая и приводит к относительному смещению шаров. В рамках этого мировоззрения именно законы поведения поля рассматриваются как первичные, стоящие за видимым движением материи. А движение материи, которое мы наблюдаем в экспериментах или в обыденной жизни, оказывается вторичным и представляет собой следствие динамики поля.

            Эти принципиальные изменения во взглядах на физические поля требуют заменить понятие поля как заданной в пространстве формальной математической функции на понятие полевая среда – реальной физической сущности, подверженной собственной динамике и собственным физическим законам. А построенная на подобных представлениях о поле физика получила название Полевая физика.

            В какой-то мере представления о полевой среде созвучны таким известным понятиям, как эфир и физический вакуум. Однако оба этих понятия сопряжены с довольно противоречивыми взглядами, не имеющими ничего общего с полевой физикой. Поэтому, чтобы избежать смешения совершенно разных подходов, в полевой физике и вводится свое собственное понятие – полевая среда.

            Представления о полевой среде, динамика которой зависит не только от внешних «источников» поля, но в равной степени определяется и исследуемым телом, оказались очень продуктивными. Этот подход позволяет естественным образом построить единую теорию поля на элементарном языке классической физики. Более того, все квантовые эффекты также естественным образом следуют из этой теории без единого постулата! Изложенные представления о полевой среде позволяют также понять природу массы и зарядов, найти условия возникновения гравитационного отталкивания, объяснить многие аномалии наблюдательной астрономии, систематизировать на новом уровне физику микромира и элементарных частиц, понять природу ядерных сил и многое другое, но обо всем по порядку.

            Физика. 10 класс

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

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

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

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

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

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

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

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

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

            От теории к практике

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

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

            Из истории физики

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

            img

            1. Какие факты подтверждают существование электрического поля?

            2. Какое поле называют электростатическим?

            3. Каковы основные особенности электростатического поля?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *