Elektrifikacija tijela

Elektrifikacija- fenomen akumulacije električnog naboja u tijelu. U naelektrizaciji uvijek učestvuju najmanje dva tijela. Da bi se pojavio fenomen između tijela, neophodan je bliski kontakt. Ponekad se takav kontakt ostvaruje trenjem između tijela, što dovodi do pogrešnog mišljenja o potrebi trenja ili rada na naelektriziranju tijela. Fenomen elektrizacije objašnjava se kretanjem slobodnih naelektrisanja (elektrona).

Postoji nekoliko načina za elektrifikaciju.

1. Elektrifikacija trenjem. U ovom slučaju se koriste dva prethodno nenabijena tijela napravljena od različitih tvari. U procesu naelektrisanja oba tela akumuliraju naelektrisanje, jedno je pozitivno, drugo negativno i po apsolutnoj vrednosti jednako naelektrisanju prvog tela (zakon održanja naelektrisanja). Sa stanovišta molekularno-kinetičke teorije, kada je naelektrisana trenjem, supstanca sa jačom interakcijom hvata elektrone iz druge supstance i akumulira negativan naboj.

2. Elektrifikacija kontaktom. U ovom slučaju može učestvovati više tijela čije su supstance sposobne za provod električnih naboja. Prije kontakta, jedno ili više tijela imalo je električni naboj. Nakon kontakta, naelektrisanja se redistribuiraju proporcionalno električnom kapacitetu tijela.

3. Elektrifikacija elektrostatičkom indukcijom (pogledajte odjeljak "Provodniki u električnom polju").

Interakcija naboja. Dvije vrste punjenja

Električno punjenje– osnovni skalar fizička količina, koji određuje intenzitet elektromagnetne interakcije. Za tijelo se kaže da ima električni naboj ako se u njegovoj interakciji s drugim tijelima otkriju sile električne ili magnetske prirode. Jedinica električnog naboja se uvodi kroz jedinicu jačine struje.

[q] = Cl = A∙s.

1 cl- ovo je naboj koji prolazi kroz poprečni presjek vodiča pri jakosti struje od 1 A u 1 s.

Razmotrite svojstva električnog naboja dobivenog eksperimentalno.

1. Postoje dvije vrste električnih naboja. pozitivno naziva se naboj staklenog štapića, koji dobija kada se naelektriše trljanjem o svilu. Pozitivan naboj je nedostatak elektrona u tijelu. negativan naziva se naboj ebonitnog štapa, koji je primio kada se naelektrizira trenjem o vunu (krzno). negativni naboj je višak elektrona u tijelu.

2. Naboji istog imena se odbijaju, suprotni privlače. Interakcione sile tačkastih naelektrisanja usmjerene su duž prave linije koja ih povezuje. Veličina interakcije opisana je u Coulombovom zakonu.

3. Postoji granica djeljivosti električnog naboja. Osnovno naziva se minimalnim (nedjeljivim) električnim nabojem tijela. Elementarna čestica s pozitivnim elementarnim nabojem je proton, a negativna je elektron. Značenje elementarnog naboja je osnovna fizička konstanta: e= 1,6∙10 –19 C.

Električno punjenje je diskretno: | q| = Ne.

Električni naboj ima svojstvo očuvanja.

koristi se za otkrivanje naboja. elektroskop.

Zakon održanja električnog naboja

Jedno od glavnih svojstava električnog naboja je njegova sposobnost skladištenja. Zakon održanja električnog naboja: u električno izolovanom sistemu, algebarski zbir električnih naboja svih tela uključenih u ovaj sistem ostaje konstantan.

električno izolovani sistem - sistem kroz čiju granicu nema prenosa naelektrisanja u bilo kom pravcu.

Coulomb's Law

Zakon interakcije električnih naelektrisanja eksperimentalno je ustanovio francuski fizičar C. Coulomb u drugoj polovini 18. veka. Zakon je formuliran na sljedeći način: modul sile interakcije dvaju fiksnih točkastih naboja direktno je proporcionalan proizvodu modula ovih naboja i obrnuto proporcionalan kvadratu udaljenosti između njih.

Za vakuum i vazduh, Coulombov zakon je napisan na sledeći način:

gdje k je koeficijent proporcionalnosti, u zavisnosti od izbora sistema jedinica. u SI

gdje – električna konstanta.

Za beskonačnu homogenu i izotropnu dielektričnu sredinu, Coulombov zakon ima oblik:

gdje je ε permitivnost sredine u kojoj se nalaze naelektrisanja.

Coulombov zakon vrijedi za bodovne naknade- nabijena tijela čije su dimenzije mnogo manje od ostalih dimenzija sistema koji se razmatra. Ako se naelektrisano telo u uslovima ovog problema ne može smatrati tačkastim naelektrisanjem, onda se ono smatra skupom tačkastih naelektrisanja. Sila kojom će takvo tijelo djelovati na drugo tijelo određuje se prema principu superpozicije sila.

Akcija električno polje za električna punjenja

Za opisivanje interakcije električnih naboja u početkom XIX vijeka, engleski fizičar M. Faraday predložio je korištenje koncepta električnog polja.

Električno polje- materijalni medij koji posreduje djelovanje jednog naboja na drugi i prenosi to djelovanje konačnom brzinom.

Faradayeva ideja: svaki električni naboj stvara materijalni objekt u čitavom prostoru koji ga okružuje - električno polje, koji djeluje na druge električne naboje nekom silom tzv električna sila , i smanjuje se s udaljenosti od naboja koji ga stvara.

Naboj daje okolni prostor posebnim fizička svojstva, od kojih je glavno djelovanje električnom silom na bilo koji naboj smješten u ovom prostoru.

Polje koje stvaraju stacionarni električni naboji ne mijenja se s vremenom i naziva se elektrostatički.

Električna polja se obično grafički prikazuju pomoću linije sile- linije, tangente na koje se u bilo kojoj tački poklapaju sa smjerom vektora napetosti u ovoj tački. Grafički prikaz električnih polja je dat u skladu sa sljedećim pravilima:

1) linije sile električna polja počinju na pozitivnim nabojima i završavaju na negativnim;

2) linije sila se ne seku;

3) gustina linija je proporcionalna veličini vektora intenziteta na datoj lokaciji u polju.

Slike pokazuju nekoliko primjera. grafička slika polja.

Elektrostatičko polje je stacionarno (konstantno) ako se njegova jačina ne mijenja tokom vremena. Stacionarna elektrostatička polja stvaraju stacionarni električni naboji.

Elektrostatičko polje je homogeno ako je njegov vektor intenziteta isti u svim tačkama polja; ako se vektor intenziteta u različitim tačkama razlikuje, polje je nehomogeno. Ujednačena elektrostatička polja su, na primjer, elektrostatička polja jednolično nabijene krajnje ravni i ravnog kondenzatora daleko od rubova njegovih ploča.

Jedno od osnovnih svojstava elektrostatičkog polja je da rad sila elektrostatičkog polja pri premeštanju naelektrisanja iz jedne tačke polja u drugu ne zavisi od putanje kretanja, već je određen samo položajem početna i konačna tačka i veličina naboja. Posljedično, rad sila elektrostatičkog polja pri kretanju naboja duž bilo koje zatvorene putanje jednak je nuli. polja sila, koji imaju ovo svojstvo, nazivaju se potencijalnim ili konzervativnim. Odnosno, elektrostatičko polje je potencijalno polje, čija je energetska karakteristika elektrostatički potencijal povezan s vektorom intenziteta E omjer:

E = -gradj.

Za grafički prikaz elektrostatičkog polja koriste se linije sile (zatezne linije) - imaginarne linije, tangente na koje se poklapaju sa smjerom vektora intenziteta u svakoj tački polja.

Za elektrostatička polja se poštuje princip superpozicije. Svaki električni naboj stvara električno polje u prostoru, bez obzira na prisutnost drugih električnih naboja. Jačina rezultujućeg polja stvorenog sistemom naelektrisanja jednaka je geometrijskom zbiru jačine polja koje u datoj tački stvara svako od naelektrisanja posebno.

Svaki naboj u okolnom prostoru stvara elektrostatičko polje. Da biste detektovali polje u bilo kojoj tački, potrebno je na tačku posmatranja postaviti tačkasto probno naelektrisanje - naelektrisanje koje ne iskrivljuje polje koje se proučava (ne izaziva preraspodelu naelektrisanja koje stvara polje).

Polje stvoreno pojedinačnim tačkastim nabojem q, je sferno simetrična. Modul intenziteta usamljenog tačkastog naboja u vakuumu koristeći Coulombov zakon može se predstaviti kao:

E \u003d q / 4pe oko r 2.

Gdje je e o električna konstanta, \u003d 8,85. 10 -12 f/m.

Coulombov zakon, ustanovljen uz pomoć torzionih vaga koje je stvorio (vidi Kulonove vage), jedan je od osnovnih zakona koji opisuju elektrostatičko polje. On uspostavlja odnos između sile interakcije naboja i udaljenosti između njih: sila interakcije dva točkasta nepokretna nabijena tijela u vakuumu je direktno proporcionalna proizvodu modula naboja i obrnuto proporcionalna kvadratu naboja. udaljenost između njih.

Ova sila se zove Coulomb, a polje se zove Coulomb. U Kulonovom polju, smjer vektora ovisi o predznaku naboja Q: ako je Q > 0, tada je vektor usmjeren duž polumjera od naboja, ako je Q ? puta (? - dielektrična konstanta medija) je manja nego u vakuumu.

eksperimentalni utvrđeno zakonom Coulomb i princip superpozicije omogućavaju potpuno opisivanje elektrostatičkog polja datog sistema naelektrisanja u vakuumu. Međutim, svojstva elektrostatičkog polja mogu se izraziti u drugačijem, opštijem obliku, bez pribjegavanja konceptu Kulonovog polja točkastog naboja. Električno polje se može okarakterizirati vrijednošću fluksa vektora jakosti električnog polja, koji se može izračunati prema Gaussovom teoremu. Gaussova teorema uspostavlja vezu između toka jakosti električnog polja kroz zatvorenu površinu i naboja unutar te površine. Tok intenziteta ovisi o raspodjeli polja po površini određene površine i proporcionalan je električnom naboju unutar te površine.

Ako se izolirani vodič stavi u električno polje, onda na besplatno punjenje q na provodnik će delovati sila. Kao rezultat, dolazi do kratkotrajnog kretanja slobodnih naboja u vodiču. Ovaj proces će se završiti kada sopstveno električno polje naelektrisanja nastalih na površini provodnika potpuno kompenzuje spoljašnje polje, odnosno uspostavi se ravnotežna raspodela naelektrisanja, pri kojoj elektrostatičko polje unutar provodnika nestaje: uopšte tačke unutar provodnika E= 0, odnosno polje je odsutno. Linije sile elektrostatičkog polja izvan provodnika u neposrednoj blizini njegove površine su okomite na površinu. Da to nije tako, tada bi postojala komponenta jačine polja, struja bi tekla duž površine vodiča i preko površine. Naelektrisanja se nalaze samo na površini provodnika, dok sve tačke na površini provodnika imaju istu potencijalnu vrednost. Površina provodnika je ekvipotencijalna površina. Ako u vodiču postoji šupljina, tada je i električno polje u njemu jednako nuli; Na tome se zasniva elektrostatička zaštita električnih uređaja.

Ako se dielektrik stavi u elektrostatičko polje, tada u njemu dolazi do procesa polarizacije - procesa dipolne orijentacije ili pojave dipola orijentiranih duž polja pod utjecajem električnog polja. U homogenom dielektriku, elektrostatičko polje zbog polarizacije (vidi. Polarizacija dielektrika ) smanjuje se u jednom.

U SI, koeficijent proporcionalnosti u Coulombovom zakonu je

k \u003d 9 10 9 N m 2 / C 2.

Prema Coulombovom zakonu dva tačka naboj 1 C svaki, koji se nalazi u vakuumu na udaljenosti od 1 m jedan od drugog, u interakciji sa silom F= 9·10 9 H, približno jednako težini egipatskih piramida. Iz ove procjene je jasno da je privjesak vrlo velika jedinica punjenja. Stoga se u praksi obično koriste submultiple kulonske jedinice.

Ranije razmatrani Coulombov zakon utvrđuje kvantitativne i kvalitativne karakteristike interakcije tačkastih električnih naboja u vakuumu. Međutim, ovaj zakon ne odgovara na sam važno pitanje o mehanizmu interakcije naelektrisanja, tj. pri čemu se djelovanje jednog naboja prenosi na drugo. Potraga za odgovorom na ovo pitanje vodila je engleskog fizičara M. Faraday na hipotezu o postojanju električnog polja, čija je valjanost u potpunosti potvrđena kasnijim studijama. Prema Faradejevoj ideji, električni naboji ne djeluju direktno jedno na drugo. Svaki od njih stvara električno polje u okolnom prostoru. Polje jednog naelektrisanja djeluje na drugo naelektrisanje i obrnuto.

Sve navedeno nam omogućava da damo sljedeću definiciju:

električno polje - ovo je posebna vrsta materije kroz koju se vrši interakcija električnih naboja.

Svojstva električnog polja

Električno polje finansijski, tj. postoji nezavisno od našeg znanja o tome.

Generirano električnim nabojem: oko svakog nabijenog tijela postoji električno polje.

Polje koje stvaraju stacionarni električni naboji naziva se elektrostatički .

Električno polje može se stvoriti i naizmjeničnim magnetnim poljem. Takvo električno polje se zove eddy .

Električno polje distribuirao u prostoru sa konačna brzina jednaka brzini svjetlosti u vakuumu.

Djelovanje električnog polja na električne naboje

Električno polje se može posmatrati kao matematički model opisivanje vrijednosti količine tenzija električno polje u datoj tački u prostoru.

Električno polje je jedna od komponenti unified elektromagnetno polje i manifestacija elektromagnetne interakcije

Mora ući kvantitativne karakteristike polja. Nakon toga se električna polja mogu međusobno uporediti i nastaviti proučavati njihova svojstva.

Za proučavanje električnog polja koristit ćemo se test punjenje: ispod sudska optužba shvatićemo pozitivno tačkasto naelektrisanje koje ne menja proučavano električno polje .

Neka električno polje stvara tačkasti naboj q 0 . Ako se u ovo polje unese probni naboj q 1, tada će na njega djelovati sila.

Bilješka da u ovoj temi koristimo dva naboja: izvor električnog polja q 0 i probni naboj q 1. Električno polje djeluje samo na probni naboj q 1 i ne može djelovati na njegov izvor, tj. na punjenje q 0 .

Prema Coulombovom zakonu, ova sila je proporcionalna naboju q 1:

.

Dakle, omjer sile koja djeluje na naboj q 1 postavljen u datoj tački polja i ovog naboja u bilo kojoj tački polja:

ne zavisi od postavljenog naboja q 1 i može se smatrati karakteristikom polja. Ovo karakteristika snage polja se pozivaju jačina električnog polja .

Kao i sila, jačina polja je vektorska veličina, označava se slovom.

Jačina polja jednaka je omjeru sile kojom polje djeluje na tačkasti naboj i ovog naboja.

3.01. Koja je fizička veličina određena omjerom sile kojom električno polje djeluje na električni naboj i vrijednosti tog naboja?

G.) električni kapacitet.

3.02. Kako se zove omjer rada električnog polja pri kretanju pozitivan naboj, na vrijednost naplate?
ALI) potencijalna energija električno polje;

B.) jačina električnog polja;
AT.) električni napon;

G.) električni kapacitet.

3.03. Koji smjer se uzima kao smjer vektora jakosti električnog polja?
A.) smjer vektora sile koji djeluje na pozitivno naelektrisanje;
B.) smjer vektora sile koji djeluje na negativni tačkasti naboj;
B.) smjer vektora brzine pozitivnog tačkastog naboja;
D.) smjer vektora brzine negativnog tačkastog naboja.

3.04. Koja od sljedećih matematičkih oznaka određuje energiju nabijenog kondenzatora?

ALI.) ; B.)

; AT.)

; G.)

.

03.05. Da li pozitivno nabijeno tijelo sadrži višak ili nedostatak elektrona?

A.) višak elektrona; B.) nedostatak elektrona;

B.) višak protona; G.) nedostatak protona.

3.06. Kakav je oblik u SI formule Coulombovog zakona za vakuum?
ALI)

; B.)

; AT.)

; G.)

.

3.07. Koji je smjer vektora u tački A polja, ako je polje stvoreno pozitivnim nabojem q (vidi sliku 12)?

A.) desno;
B.) lijevo;
B.) gore;
G.) dole.

3.08. Mogu li se linije sila ukrštati?

A.) može; B.) ne mogu; B.) Zavisi od konfiguracije polja.

3.09. Nenabijeno metalno tijelo (sl. 13) uvodi se u električno polje pozitivnog naboja, a zatim dijeli na dijelove 1 i 2. Koje električne naboje imaju oba dijela tijela?

A.) 1 - negativno naelektrisan, 2 - pozitivno;
B.) 1 - pozitivno, 2 - negativno;
C.) 1 i 2 su pozitivno nabijeni;
D.) 1 i 2 su negativno nabijeni.

3.10. Da li kapacitivnost kondenzatora zavisi od naelektrisanja na njegovim pločama?
A.) da, u direktnoj proporciji;

B.) da, obrnuto proporcionalno;

B) je nezavisna.

3.11. Kako će se jačina električnog polja tačkastog naboja promijeniti u apsolutnoj vrijednosti kada se udaljenost od naboja do tačke koja se proučava 2 puta smanji, a naboj poraste 2 puta?

B.) će se povećati 8 puta; D.) će se smanjiti za 8 puta; D) neće se promijeniti.

3.12. Uporedite vrijednosti rada polja koje stvara naboj +q pri pomicanju naboja iz tačke A u tačku B i u tačku C (slika 14).

A.) A AB > A AC;
B.) A AB C.) A AB \u003d A AC;
D.) A AB = A AC = 0.

3.13. Koliko će se puta promijeniti kapacitivnost ravnog kondenzatora ako se, bez promjene udaljenosti, staklo umetne u prostor između ploča kondenzatora sa

=7 umjesto parafina = 2?

A.) će se povećati za 3,5 puta; B.) će se smanjiti za 3,5 puta; B) neće se promijeniti.

3.14. Napunjenost kondenzatora je udvostručena. Koliko se puta promijenila energija kondenzatora?

A.) će se povećati za 2 puta; B.) će se smanjiti za 2 puta;

B.) će se povećati za 4 puta; G.) će se smanjiti za 4 puta; D) neće se promijeniti.

3.15. Kada je kondenzator napunjen nabojom od 5 μC, ispostavilo se da je energija kondenzatora 0,01 J. Odredite napon na pločama kondenzatora.
A.) 2 kV; B.) 0,1 ∙ 10 -8 V; B.) 4 kV; D.) 0,2 μV.

3.16. Koliki rad obavljaju sile elektrostatičkog polja pri pomicanju naboja od 2 nC iz tačke s potencijalom od 20 V u tačku s potencijalom od 10 V?
A.) 20 J; B.) 40 J; B.) 2 ∙ 10 -8 J; G.) 2 ∙ 10 -10 J.

3.17. Električni naboji u dvije tačke na udaljenosti R međusobno djeluju silom od 20 N u vakuumu. Kako će se promijeniti sila interakcije ovih naboja na istoj udaljenosti R in
medij sa permitivnošću ε = 2?
A.) 40 N; B.) 10 N; B.) 5 N; D) neće se promijeniti.

3.18. Električno polje stvara naboj q. U tački A, koja se nalazi na udaljenosti od 0,1 m od punjenja, jačina polja je 1800 V/m. Odredite iznos naknade.
A.) 0,5 nC; B.) 2 ∙ 10 9 C; B.) 18 C; D.) 2 nC.

3.19. Dva istoimena nabijena tijela u vakuumu međusobno djeluju silom od 1 N. Kolika će biti sila njihove interakcije ako se razmak između njih poveća za 4 puta?

A.) 0,5 N; B.) 0,25 N; B.) 2 N; G.) 4 N.

3.20. Tačkasto naelektrisanje postavljeno u tečni medij stvara potencijal od 15 V u tački udaljenoj 0,4 m od naboja. Naelektrisanje je 5 nC. Kolika je dielektrična konstanta medija?
A.) 1,8; B) 18; B.) 75; G.) 7,5; D.) 1.3.

3.21. Električno polje stvaraju naboji +q 1 i -q 2, a prvo naelektrisanje je veće od drugog po apsolutnoj vrijednosti. Odrediti smjer rezultujuće sile koja djeluje na naboj +q 3 smješten u tački C između naelektrisanja +q 1 i -q 2 (vidi sliku 15).

A.) desno;
B.) lijevo;
B.) gore;
G.) dole.

3.22. Između horizontalnih ploča zračnog kondenzatora primjenjuje se napon od 100 V. Nabijena zrnca prašine težine 10 mg nepomično visi između ploča kondenzatora. Šta je naplatačestice prašine ako je razmak između ploča 50 mm?
A.) 50 μC; B.) 50 nC; C.) 50 mC; D.) 0,02 nC.

3.23. Šta kinetička energija naelektrisana čestica će steći, prošavši potencijalnu razliku od 100 V u električnom polju. Naelektrisanje čestice je 2 μC. Početna brzina je nula.

A.) 10 -4 J; B.) 200 J; C.) 2 ∙ 10 -4 J.

3.24. Koliki je modul rezultujuće sile koja djeluje na naboj q smješten u centar kvadrata, ako su naelektrisanja prikazana na sl. 16?

ALI)

; B.)

;

B.) 0; G.)

.

3.25. Mala kuglica mase m i naboja q 1 visi na svilenoj niti u zraku. Ako se određeni naboj q 2 stavi ispod kuglice na udaljenosti R od nje, sila zatezanja niti se smanjuje za 2 puta. Odredite iznos naboja q 2 .
ALI)

; B.)

; AT.)

; G.)

.

3.26. Tačkasto naelektrisanje 1 ∙ 10 -7 C nalazi se u vakuumu, a tačkasto naelektrisanje 3 ∙ 10 -7 C u neku tečnost. Jačine polja u tačkama koje su jednako udaljene od naelektrisanja su iste. Odredite permitivnost tečnosti.
A.) 9; B.) 1/9; AT 3; G.) 1/3.

3.27. Kuglica mase 1 g i naboja 9,8 ∙ 10 -8 C visi u zraku na tankoj svilenoj niti. Nit je 45 0 sa vertikalom ako se druga kuglica sa nabojem suprotnog predznaka postavi na udaljenosti od 3 cm od prve kuglice. Odredite njen naboj.
A.) 9 ∙ 10 -17 C; B.) 9 ∙ 10 -15 C; B.) 9 ∙ 10 -12 C; G.) 10 -8 Kl.

3.28. Polje je stvoreno naelektrisanjem od 10 -8 C. Koliki rad vrše sile pri pomicanju protona iz tačke koja se nalazi na udaljenosti od 16 cm od naboja do udaljenosti od 20 cm od njega?
A.) 2 ∙ 10 -18 J; B.) 18 ∙ 10 -18 J; B.) 2 ∙ 10 -16 J; G.) 2 ∙ 10 -27 J.

3.29. Razlika potencijala između ploča je 100 V. Jedna od ploča je uzemljena (vidi sliku 17). Odredite potencijal tačaka A, B, C, D, E, K.

3.30. Kondenzator ravnog zraka kapaciteta 20 pF napunjen je na potencijalnu razliku od 100 V i isključen je iz izvora. Koji rad treba obaviti da bi se udvostručio razmak između ploča kondenzatora?
A.) 2 ∙ 10 -7 J; B.) 0,5 ∙ 10 -7 J; C.) 10 -7 J.

Ključevi tačnih odgovora

Akcija na daljinu (veliki domet)

Razmatran je koncept interakcije električnih naboja, koji objašnjava kako naelektrisanja međusobno djeluju. Naboji istog predznaka se odbijaju, a naboji suprotnih predznaka privlače. Kulonov zakon važi za dva tačkasta naboja, kada u blizini nema drugih naelektrisanja ili je njihova vrednost zanemarljiva, odnosno postoje, takoreći, samo dva delujuća tačkasta naelektrisanja. Ako su naelektrisanja u pokretu, nisu tačkasta, ili ta naelektrisanja deluju u električnom polju drugih naelektrisanja, tada je nemoguće primeniti formulu Coulombovog zakona.

Električna sila interakcije naelektrisanja opisuje se kao nekontaktno djelovanje, drugim riječima, postoji djelovanje na daljinu, odnosno djelovanje na daljinu. Da bismo opisali tako dugotrajno djelovanje, zgodno je uvesti pojam električnog polja i koristiti ga za objašnjenje djelovanja na daljinu.

Izražen je koncept električnog polja matematički jezik u matematičkim izrazima i terminima.

Električne sile su beskontaktne

Koncept sile je koncept (reprezentacija) sile u fizici, kako je definisano u tri Newtonova zakona. Postoje dvije kategorije snaga: kontaktne snage i nekontaktne snage. Gravitacijske i električne sile su beskontaktne i o njima se govori što dalje aktivne snage Oh.

Gravitacijske sile su sile velikog dometa, djeluju između dva objekta, čak i ako su na nekoj udaljenosti jedan od drugog. Automobil koji se slobodno kotrlja niz brdo primjer je dugoročnih sila kada Zemlja privlači drugu fizičko tijelo- automobil. Ako lansirate projektil iz topničke topove, tada će se kretati po paraboličnoj putanji. Tokom leta projektil nema kontakt sa Zemljom, pa čak ni sa njenom površinom, što ukazuje na odsustvo kontakta između njih. Zemlja i leteći projektil beskontaktno djelovanje gravitacijskih sila. Električni naboji su u interakciji slično kao kod interakcije velikog dometa. Ova interakcija se može zgodno opisati pomoću matematičko predstavljanje polja (električna, gravitaciona).

Koncept električnog polja

Zamislite pravo polje površine od, na primjer, jednog hektara. Neka se poseje pšenicom. Recimo da ste hteli da istražite gde se u prostoru ovog polja nalazi svako zrno pšenice i koju masu ima. Da biste to učinili, morat ćete uzeti list papira i nacrtati površinu ovog polja u mjerilu, prvo iscrtati koordinatne osi X i Y. Tako ćete dobiti koordinatnu mrežu poput tabele, pri čemu svaka ćelija ima svoju adresu u obliku vrijednosti X i Y. Pretpostavimo da ste uspjeli pronaći svako zrno u ovom polju i izmjeriti ga, a rezultat upisati u ćeliju koja odgovara ovom mjestu. Kao rezultat potpunog proučavanja pravog polja pšenice, dobit ćete na listu papira njegov apstraktni matematički prikaz u obliku vrijednosti mase svakog zrna. Na isti način možete ispitati temperaturu, vlažnost i druge fizičke parametre na svakom mjestu stvarnog polja, a rezultate uneti u tablicu. Ovo je matematički apstraktni prikaz polja.

Postoje različite fizičke veličine i karakteristike koje se mogu podijeliti u dvije vrste. To su skalarne, odnosno veličine bez smjera, kao što su temperatura, vlažnost, masa, gustina itd., i vektorske fizičke veličine, koje se, za razliku od skalarnih, karakteriziraju ne samo veličinom (brojem), već i smjerom. Takva fizička veličina kao sila je vektorska veličina, odnosno ima ne samo veličinu (kao i skalari), već i smjer. Kako uzeti u obzir smjer? Kako to izmjeriti? Temperatura, vlažnost i pritisak imaju skalu u obliku linije (jedna koordinatna osa). Ovo je način mjerenja skalara. Za vektorske veličine u ravni potrebne su dvije koordinatne ose, a u prostoru tri koordinatne ose. Za određivanje i mjerenje smjera vektorskih veličina koristi se vrijednost ugla rotacije vektora u odnosu na ishodište. Za pisanje vektora najpogodnije je koristiti polarne koordinate, ali je sasvim moguće proći i s uobičajenim Dekartovim koordinatama.

U gornjem primjeru polja pšenice, kada je izmjerena masa zrna, stvorena je matematička notacija za skalarnu količinu, masu. Takav zapis se može nazvati skalarnim matematičkim poljem. Da bi se na ovaj način opisali električne sile koje djeluju u prostoru na velikoj udaljenosti, odnosno bez kontakta, potrebno je koristiti vektorsku matematičku notaciju. Ovaj vektorski zapis samo će predstavljati ono što se zove električno polje. Vektorsko polje se razlikuje od skalarnog po većoj složenosti i dubljem razumijevanju, jer je potrebno uzeti u obzir smjer djelovanja fizička snaga pored njihove veličine (skalarne).

Važno je zapamtiti da je zapis na komadu papira, prikaz polja u formi samo zapis, a u stvarnosti ne postoje takve linije sile u prostoru. Iza svakog zapisa, slike polja, nalazi se original, odnosno stvarno djelovanje sila u prostoru, bilo u potencijalnom ili stvarnom djelovanju. Možemo reći da je snimanje električnog polja u obliku brojeva i linija, boja itd. - ovo je samo fotografija proučavanog prostora, gdje su izvori djelovanja sila električni naboji. Takva "fotografija" se ne može nazvati posebnom vrstom materije, ali se može tvrditi da je cijeli prostor ispunjen poljima čiji su izvori sile dugog dometa. Izvor sile je primarni, a matematička notacija vektora ili skalarno polje sekundarno. Izvor snage je stvaran, a snimak je samo "fotografija", slika originala.

Slika električnog polja

Da bi se snimilo, predstavilo u obliku informacije djelovanje sila električnih naboja, koristi se matematičko vektorsko polje koje se u prostoru prikazuje u obliku linija sile dvije vrste. Jedna vrsta linija su ekvipotencijalne, odnosno formirane jednake vrijednosti potencijal (napetost), a druga vrsta linija se zove sila. Ove linije sila sijeku ekvipotencijalne linije i predstavljaju skale za vrijednost sila u tačkama u prostoru. Za izgradnju slike električnog polja koristi se proračun vrijednosti jakosti električnog polja. Vrijednost intenziteta je osnovna da bi se opisala interakcija naelektrisanja kroz prikaz električnog polja.