Электростатика в картинках

история

Уже в древние времена было известно, что некоторые материалы, такие как, например, янтарь, притягивают мелкие легкие частицы при трении о ткань или мех (см. Статическое электричество ). Уильям Гилберт продолжил работу Петруса Перегринуса 13 века и обнаружил, что другие вещества также могут быть наэлектризованы трением, и разработал Версориум , один из первых электроскопов . В своей книге 1600 года De Magnets Magnetisque corporibus, et de Magnets Magnets Tellure (о нем. О магнитном магнитном теле и большом магните Земли ) он привел к заимствованному из Новой латыни термину «electrica» для обозначений явлений, которые он обнаружил в своей работе. с янтарем «электрон» происходит от греческого слова « янтарь» .

Описание работы

Если электросхема построена правильно, то и работать она будет исправно. Работает все так. От источника питания идет заряд, который попадает под клеммник в проводник и электромагнитную катушку реле. Через катушку электроток устремляется к контактам. Как только ток попадает в контакты, начинает работать вся сеть, включается диод. Благодаря электродвижущей силе поддерживается первоначальный электроток, и он достигает наибольших значений.

Обратите внимание! Стоит указать, что без электродвижущей самоиндукции поддержание тока в контуре невозможно, поскольку при большом значении амплитуды, радиоэлементы начинают плохо работать. Благодаря этому импульсу, пробиваются полупроводниковые переходы, и выводится аппарат из функционирования. Сегодня диоды уже встраиваются в реле

Это позволяет работать электросхеме правильно

Сегодня диоды уже встраиваются в реле. Это позволяет работать электросхеме правильно.

В целом, в дополнение к теме, как научиться читать электрические принципиальные схемы, стоит отметить, что читать их необходимо с опорой на обучающий материал, в котором указывается информация о том, что значат те или иные условные обозначения. Только после получения полной информации, можно приступать к работе, если производятся соответствующие действия в электропроводке.

{SOURCE}

Электростатическая индукция

Электростатическая индукция, открытая британским ученым Джоном Кантоном в 1753 году и шведским профессором Йоханом Карлом Вилке в 1762 году, представляет собой перераспределение зарядов в объекте, вызванное электрическим полем ближайшего заряда. Например, если положительно заряженный объект поднести к незаряженному металлическому объекту, подвижные отрицательно заряженные электроны в металле будут притягиваться внешним зарядом и перемещаться в сторону металла, обращенную к нему, создавая отрицательный заряд на поверхности. поверхность. Когда электроны покидают область, они оставляют положительный заряд из-за ядер атомов металла , поэтому сторона металлического объекта, обращенная от заряда, приобретает положительный заряд. Эти индуцированные заряды исчезают при удалении внешнего заряда. Индукция также отвечает за притяжение легких предметов, таких как воздушные шары, обрывки бумаги и арахис из пенопласта, к статическим зарядам. Поверхностные заряды, индуцированные в проводящих объектах, в точности нейтрализуют внешние электрические поля внутри проводника, поэтому внутри металлического объекта нет электрического поля. Это основа экранирования электрического поля клетки Фарадея . Поскольку электрическое поле представляет собой градиент напряжения, электростатическая индукция также отвечает за постоянство электрического потенциала ( напряжения ) во всем проводящем объекте.

Современные редакторы для рисования

Над принципиальной схемой начинают работать, как правило, после создания функционального проекта. В этот момент уже имеется полная картина ожидаемой работы предстоящего устройства и стоит задача с помощью радиоэлементов заставить это устройство работать

При создании принципиальной схемы (обозначается она Э3) важно указать каждый элемент электронного устройства и взаимосвязь его с другими элементами

Стоит отметить, что расположение деталей на чертеже и на плате не совпадают, поскольку задача этой схемы — показать принцип действия, а точное расположение деталей отображается на монтажной схеме.

Электростатика в картинкахРаньше электрические схемы рисовались вручную. С появлением компьютеров эта задача стала облегчаться, пока не появилась программа P-CAD, которая полностью автоматизировала этот труд. На самом деле это целая система, она имеет много редакторов, позволяющих создавать следующие схемы:

  • принципиальные;
  • монтажные (для печатных плат).

Особенности чтения схем

В принципиальных схемах проводники (или дорожки) обозначаются линиями.

Электростатика в картинках

А вот так они выглядят, если между ними есть соединение. Черная точка — это узел в схеме. Узел — это соединение нескольких проводников или деталей вместе. Они электрически друг с другом связаны.Электростатика в картинках

Общая точка

Часто у начинающих радиолюбителей возникает вопрос — что это за символ на схеме?Электростатика в картинках
Это общая точка (GND, земля). Раньше ее называли общим проводом. Так обозначается единый провод питания. Обычно это минус питания. Раньше на схемах могли сделать общим проводом и плюс питания. В данном случае схема без общей точки выглядела бы вот так:Электростатика в картинках
Общая точка с однополярным питанием визуально лучше и компактнее выглядит, чем если просто сделать единую линию между ними.

Почему она может называться землей (GND)? Раньше в качестве общего провода могло использоваться шасси корпуса прибора. Из-за этого возникла путаница между заземлением и землей. Оно интерпретируется в контексте схемы. Та схема, что была разобрана выше — общая точка (земля) это просто минус питания. Другое дело это двуполярные источники тока и заземление.

Заземление

Примером заземления может послужить фильтр в компьютерных блоках питания.Электростатика в картинках
С конденсаторного фильтра помехи идут на корпус блока питания. Это и есть заземление. А с блока питания они должны уходить в розетку, если у вас есть заземление, иначе сам корпус блока питания может быть под напряжением. Токи там не большие, они не опасны для жизни. Это делается с целью уменьшения импульсных помех в блоке питания и безопасности.

Иногда в блоках питания вместо корпуса помехи с конденсатора идут на общую точку. Это все зависит от конструкции и схемотехники. В этом случае помех будет больше, чем с заземлением.

Электростатические генераторы

Наличие дисбаланса поверхностного заряда означает, что объекты будут проявлять силы притяжения или отталкивания. Этот дисбаланс поверхностных зарядов, который приводит к статическому электричеству, может быть создан путем соприкосновения двух различных поверхностей друг с другом, а затем их разделения из-за явления контактной электризации и трибоэлектрического эффекта . Трение двух непроводящих предметов создает большое количество статического электричества. Это не просто результат трения; две непроводящие поверхности могут стать заряженными, если их просто положить друг на друга. Поскольку большинство поверхностей имеют шероховатую текстуру, зарядка при контакте занимает больше времени, чем при трении. Трение предметов друг о друга увеличивает степень адгезионного контакта между двумя поверхностями. Обычно изоляторы , т. Е. Вещества, не проводящие электричество, способны как генерировать, так и удерживать поверхностный заряд. Некоторыми примерами этих веществ являются резина , пластик , стекло и пробка . Проводящие объекты редко создают дисбаланс заряда, за исключением случаев, когда на металлическую поверхность воздействуют твердые или жидкие непроводники. Заряд, который передается при контактной электризации, сохраняется на поверхности каждого объекта. Электростатические генераторы , устройства, которые вырабатывают очень высокое напряжение при очень низком токе и используются для демонстрации физики в классе, полагаются на этот эффект.

Популярные статьи  Автономные, потолочные и встроенные светильники с датчиком движения

Наличие электрического тока не уменьшает электростатические силы, искрение, коронный разряд или другие явления. Оба явления могут существовать одновременно в одной и той же системе.

См. Также: машина Вимшерста и генератор Ван де Граафа .

Формулы с пояснениями

Как и силы тяготения, электрические силы (кулоновские) для области применения закона – консервативны, имеют потенциальную энергию, функцию расстояний наблюдаемых частиц. Силовой характеристикой распределения в пространстве поля и его действием на заряд служит напряженность E (векторная). Основные свойства поля и зарядов (притягивающие или отталкивающие) определяет и устанавливает в электростатике ряд формул.

Напряженность пропорциональна силе F, влияющей на q (малый точечный заряд «пробный»), обратно пропорциональна заряду.

Определение напряженности поля E на отрезке r от заряда q выводится из закона Кулона:

Консервативное поле обладает потенциальной энергией (W), такой существующей функцией от соотносительных расстояний для рассматриваемых заряженных частиц. Для поля с напряженностью E заряд q имеет потенциальную энергию (W):

здесь d — расстояние до плоскости, где принята W=0. Нулевой уровень W выбирается произвольно, следовательно, потенциал ? является относительной величиной. Для поля притяжения (механика) тела стремятся к положению с min потенциальной энергией (W), в электростатике по-другому.

Под действием сил поля (электрического) заряженный (+) объект перемещается из точки 2 с > потенциалом (?) в точку 1 с < потенциалом (?), отрицательно же заряженный движется наоборот.

Характеризуя электрическое поле, представляя его, определяют силовую (напряженность E) и энергетическую (потенциальную W) стороны.

Электростатика в картинках

Работа (A), выполняемая электростатической силой при перемещении единичного положительного заряда q из некоторой точки в конечную, определяет напряжение (разность потенциалов этих точек) поля.

Зависимость напряженности и разности потенциалов:

где U; напряжение между точками, которые связаны c перемещением Δd, совпадающим по направлению с вектором E.

Виды однолинейных электрических схем

Существуют два основных класса схем, проектирующихся на разных этапах реализации проекта. Для создания ОСЭ требуется знать ключевые характеристики каждого типа.

Расчетная схема

Электростатика в картинкахОднолинейная расчетная схема щита ЩР (электроснабжение детсада)

Проектируется на этапе разработки документов по реализуемому проекту. Здесь проводится расчет характеристик системы и требуемых нагрузок. Расчетные документы могут включать в себя:

  • схематическую репрезентацию структуры;
  • схему функций;
  • монтажную электросхему;
  • чертежные документы;
  • схему пожарной безопасности.

Схема структуры электрооборудования показывает силовые элементы (точки врезки, линии передач, трансформаторные компоненты и другие) и коммуникации между ними. Схема функций создается для демонстрации работы механизмов, взаимодействующих с электросетью, и их влияния на безопасность объекта. Обычно она применяется для помещений производственного назначения, имеющих дело с обилием разнородного оборудования. Монтажный проект требует согласования с архитектурно-конструкторскими решениями и строгого указания диаметров проводов и габаритов оборудования.

Исполнительная схема

Электростатика в картинкахИсполнительная однолинейная схема электрощита дома

Создается, когда помещение уже подвергалось эксплуатации на протяжении некоторого времени. Требуется графически отобразить модификации, которые планируется внести в структуру сети. Документ подготавливается при проведении замены или модификации имеющегося технического оборудования. Исполнительная схема предоставляет информацию:

  • о состоянии электросети в настоящее время;
  • об электроприборах, входящих в ее состав;
  • советы по ликвидации неполадок, обнаруженных в процессе проведения техосмотров и других мероприятий.

Электрический заряд и его свойства

Многие объекты наэлектризовываются, содержат избыток заряженных частиц, они получают электрические заряды. Это величина элементарных зарядов (количество электричества), определяющее электромагнитное воздействие в пространстве поля. Обладают следующими свойствами:

  1. Заряд передается другому телу. Заряжаемый объект при различных обстоятельствах может обладать неодинаковым зарядом. Электризация (переход электронов) тел происходит при соприкосновении или трении.
  2. Передаваемый min возможный заряд (e) электрона называют элементарным, он не делим, в СИ округленно определен:
  3. Протон несет наименьший такой же, но положительный электрический заряд.
  4. Электрический заряд q для объекта считается кратной N раз величиной к e: q=Ne, где N – целое натуральное число.
  5. Заряд тела – сумма электрических зарядов в нем (алгебраическая).

Что такое даташит и для чего он нужен

Даташит (Datasheet) — это техническая спецификация, в которой указывается полная информация о радиодетали. Вся техническая информация, основная схема включения, параметры и типы корпусов указываются именно в этом документе.

Даташиты бывают на разных языках, в основном на английском. Есть и переведенные варианты.

Документация на микросхему NE555. Нарисован корпус и внешний вид детали.Электростатика в картинках
Здесь подробно описывается микросхема, ее параметры и условия работы.Электростатика в картинках

Такая документация есть на любую деталь. Это очень удобно и информативно, особенно при поиске аналогов. А помощью интернета поиск аналога деталей или схемы стал еще проще.

Еще даташит позволяет опознать неизвестную деталь или микросхему. Достаточно написать ее название в поисковике, добавить слово даташит, и в результатах поиска будет вся документация.

Резюме

Схемы читаются слева-направо (бывают редкие исключения).

Определяем, где у схемы питание.

Вспоминаем значение каждого радиоэлемента.

Смотрим направление электрического тока в схеме.

Смотрим, что должно произойти в схеме, если на нее подано питание.

Вычисляем приблизительно силу тока в цепях и мощность, выделяемую на радиоэлементах, для того, чтобы удостовериться, что схема реально будет работать и в ней нет аномальных параметров.

При большом желании можно прогнать схему через симулятор, например через современный Every Circuit, и глянуть различные интересующие нас параметры.

{SOURCE}

Возникновение, генерация, приложения статических зарядов

Встречается в природе и в повседневной жизни:

  • Грозовые облака
  • Электростатическое поле земли
  • Электростатический разряд , например Б. после зарядки: ходьба по ковровому покрытию, пластиковые перила, сидение на креслах с чехлами из синтетического волокна , расчесывание пластиковой расческой, снятие свитера из синтетического волокна.

Генерация высоких напряжений путем переноса статических зарядов (в исследованиях, обучении, промышленности):

  • Электрификационная машина
  • Ленточный генератор
  • Машина влияния
Популярные статьи  Совершенствование полупроводниковых преобразователей в системах автоматизированного электропривода

Приложения:

  • Электростатический фильтр
  • электростатическая окраска распылением
  • Фиксация листов бумаги на планшетных плоттерах и
  • Порошковое покрытие
  • ксерография

Номиналы радиодеталей

Вообще, в этом плане есть разногласия. Согласно ГОСТУ на текущий момент, номиналы деталей на принципиальных схемах не указывается. Это сделано ради того, чтобы не нагромождать схему информацией.

К принципиальной схеме прилагается список деталей, монтажная и структурные схемы, а также печатная плата.

Есть еще один общепринятый стандарт. На схемах указываются номиналы некоторых деталей и их рабочие напряжения.

Например, на этой схеме есть два резистора.Электростатика в картинкахПо умолчанию сопротивление без приставки пишется только числом. У R2 сопротивление равно 220 Ом. А у R3 после числа есть буква. Сопротивление этого резистора читается как 2,2 кОм (2 200 Ом).

Рассмотрим на схеме два конденсатора.

Электростатика в картинках

В данном случае C5 это неполярный конденсатор с емкостью 0,01 мкФ. Микрофарады могут обозначаться как мкФ, так и uF. А конденсатор С6 полярный и электролитический. На это указывает знак плюс возле УГО. Емкость С6 равна 470 мкФ. Номинальное рабочее напряжение указывается в вольтах. Здесь для С6 это 16 В.

Если на схеме нет приставки микрофарад (мкФ, uF), или нанофарад (нФ, nF) то емкость этого конденсатора измеряется в пикофарадах (пФ, pF). Такое условие не общепринятое, поэтому тщательно изучите схему, которую вы собираетесь читать или собирать. В фарадах (F) емкостей мало, поэтому используются мкФ, нФ и пФ.

Что такое однолинейная схема электроснабжения и зачем нужна

Электростатика в картинкахОднолинейная электрическая схема – документ, репрезентирующий элементы электросети объекта энергоснабжения. На нем указываются также технические характеристики каждого элемента и показатели мощности системы (расчетный и установленный). Цель создания линейной схемы – продемонстрировать наглядную конфигурацию ее составляющих и связей между ними.

Характеристика «однолинейный» в применении к схемам электропитания значит изображение коммуникативных каналов, передающих энергию, одной чертой, независимо от того, являются они одно- или трехфазными. Такая графическая репрезентация позволяет обозначить силовые линии и упростить изображение шин и жгутов управления, снабженных несколькими проводами. Это делает данный вид схем одновременно лаконичными и информативными.

Обозначения радиодеталей на принципиальных схемах

УГО — это условно графическое изображения радиодетали на схеме. Некоторые УГО различаются друг от друга.

Например, в США обозначение резисторов отличается от СНГ и Европы.

Электростатика в картинках

Из-за этого меняется восприятие схемы.

Однако внешне и по обозначениям они похожи. Или например, транзисторы. Где-то они чертятся с кругами, а где-то без. Могут различаться размеры и угол стрелок. В таблице представлены УГО отечественных радиодеталей.

УГО
Название

Биполярный n-p-n транзистор

Биполярный p-n-p транзистор

Однопереходный транзистор с n базой

Однопереходный транзистор с p базой

Обмотка реле

Заземление

Диод

Диодный мост

Диод Шотки

Двуханодный стабилитрон

Двунаправленный стабилитрон

Обращенный диод

Стабилитрон

Туннельный диод

Варикап

Катушка индуктивности

Катушка индуктивности с подстраиваемым сердечником

Катушка индуктивности с сердечником

Обмотка

Регулируемый сердечник

Электролитический конденсатор

Неполярный конденсатор

Опорный конденсатор

Переменный конденсатор

Подстроечный конденсатор

Двухпозиционный переключатель

Герконовый переключатель

Размыкающий переключатель

Замыкающий переключатель

Полевой транзистор с каналом n типа

Полевой транзистор с каналом p типа

Быстродействующий плавкий предохранитель

Инерционно-плавкий предохранитель

Плавкий предохранитель

Пробивной предохранитель

Термическая катушка

Тугоплавкий предохранитель

Выключатель-предохранитель

Разрядник

Разрядник двухэлектродный

Разрядник электрохимический

Разрядник ионный

Разрядник роговой

Разрядник шаровой

Разрядник симметричный

Разрядник трехэлектродный

Разрядник трубчатый

Разрядник угольный

Разрядник вакуумный

Разрядник вентильный

Гнездо телефонное

Разъем

Разъем

Переменный резистор

Подстроечный резистор

Резистор

Резистор 0,125 Вт

Резистор 0,25 Вт

Резистор 0,5 Вт

Резистор 1 Вт

Резистор 2 Вт

Резистор 5 Вт

Динистор проводящий в обратном направлении

Динистор запираемый в обратном направлении

Диодный симметричный тиристор

Тетродный тиристор

Тиристор с управлением по катоду

Тиристор с управлением по аноду

Тиристор с управлением по катоду

Тиристор триодный симметричный

Запираемый тиристор с управлением по аноду

Запираемый тиристор с управлением по катоду

Диодная оптопара

Фотодиод

Фототиристор

Фототранзистор

Резистивная оптопара

Светодиод

Тиристорная оптопара

Какими буквами обозначаются радиодетали на схемах

Буквенное обозначение на схеме Радиодеталь
R Резисторы (переменный, подстроечный и постоянный)
VD Диоды (стабилитрон, мост, варикап и т.д.)
C Конденсаторы (неполярный, электролитический, переменный и т.д.)
L Катушки и дроссели
SA Переключатели
FU Предохранители
FV Разрядники
X Разъемы
K Реле
VS Тиристоры (тетродные, динисторы, фототиристоры и т.п.)
VT Транзисторы (биполярные, полевые)
HL Светодиоды
U Оптопары

Post Views:
2 071

литература

  • Джон Дэвид Джексон: Классическая электродинамика. Вальтер де Грюйтер, Берлин 1982, ISBN 3-11-009579-3 .
  • Вольфганг Демтредер : экспериментальная физика. Том 2: Электричество и оптика. Springer, Берлин 2004 г., ISBN 3-540-20210-2 .
  • Вольфганг Нолтинг : Базовый курс теоретической физики. Том 3, Springer 2007, ISBN 978-3-540-71251-0 .
  • Хартмут Берндт: Электростатика — причины, следствия, защитные меры, измерения, тесты, стандартизация. VDE-Verlag, Берлин 1998, ISBN 3-8007-2173-2 .
  • Д.М. Тейлор, П.Е. Секер: Промышленная электростатика — основы и измерения. Research Studies Press, Taunton 1994, ISBN 0-86380-158-7 .
  • Джен-Ши Чанг: Справочник по электростатическим процессам. Деккер, Нью-Йорк, 1995, ISBN 0-8247-9254-8 .
  • Драйцлер, Людде: Теоретическая физика 2: электродинамика и специальная теория относительности. Springer, Берлин, 2005 г., ISBN 3-540-20200-5 .
  • Дэвид Дж. Гриффитс: Введение в электродинамику Пирсон 2008, ISBN 978-0-13-919960-8 .
  • Гюнтер Люттгенс, Сильвия Люттгенс, Вольфганг Шуберт: . Wiley, 25 августа 2017 г., ISBN 978-3-527-80332-3 .

Стандарты маркировки

Чертеж изображается без соблюдения масштаба, тем не менее отдельные однотипные элементы имеют один и тот же размер. Каждой радиодетали присваивается свое условное изображение. Кроме того, рядом с таким элементом может стоять код, обозначающий:

  • название;
  • тип;
  • номинал;
  • мощность;
  • другие данные.

Электростатика в картинках

При необходимости изображения однотипных элементов, соединенных параллельно, может показываться один первый условный знак. Над ним указываются порядковые номера других элементов. Потому как все радиодетали однотипные, их данные записывают возле первого изображения, тем самым избегая загромождения чертежа.

Если последовательно включаются одинаковые элементы, тогда отображаются первый и последний, между ними идет штриховая линия, над которой цифрой обозначено, сколько элементов пропущено. Например, первый элемент находится под номером 17, последний имеет порядковый номер 26, над штриховой линией стоит цифра 8.

Электрическое поле

Основная статья : Электрическое поле

Иллюстрация электрического поля и эквипотенциальных поверхностей вокруг положительного заряда в пространстве

Силовые линии положительно заряженной бесконечно протяженной плоскости

Для электростатического частного случая стационарных магнитных полей ( ) и исчезающих электрических токов ( ) следует из закона Кулона и определения электрического поля для точечного заряда Q в месте возбуждения электрического поля в местеБ.→˙знак равно{\ displaystyle {\ dot {\ vec {B}}} = 0}j→знак равно{\ displaystyle {\ vec {j}} = 0}Э.→знак равноФ.→Q{\ displaystyle {\ vec {E}} = {\ vec {F}} / Q}Икс→′{\ displaystyle {\ vec {x}} ‘}Э.→{\ displaystyle {\ vec {E}}}Икс→{\ displaystyle {\ vec {x}}}

Э.→(Икс→)знак равноkQИкс→-Икс→′‖Икс→-Икс→′‖3{\ displaystyle {\ vec {E}} ({\ vec {x}}) = kQ {\ frac {{\ vec {x}} — {\ vec {x}} ‘} {\ left \ | {\ vec {x}} — {\ vec {x}} ‘\ right \ | ^ {3}}}}
Популярные статьи  Постоянный ток - общие понятия, определение, единица измерения, обозначение, параметры

Электрическое поле — это направленное векторное поле . Для положительного заряда он направлен точно от заряда, для отрицательного заряда — в сторону заряда, что эквивалентно отталкиванию одноименных зарядов и притяжению противоположных зарядов. Его сила пропорциональна силе заряда Q и обратно пропорциональна квадрату расстояния от Q . Коэффициент пропорциональности к (см диэлектрической постоянной ) является кулоновской константы в системе единиц СИ и в гауссовой системе единиц .
kзнак равно1(4-йπε){\ Displaystyle к = 1 / (4 \ пи \ varepsilon _ {0})}kзнак равно1{\ displaystyle k = 1}

Мера напряженности электрического поля в единицах СИ равна

Э.С.Я.знак равноVмзнак равноNС.знак равноkграмм⋅мs3⋅А.{\ displaystyle _ {\ mathrm {SI}} = {\ frac {\ mathrm {V}} {\ mathrm {m}}} = {\ frac {\ mathrm {N}} {\ mathrm {C} }} = {\ frac {\ mathrm {kg} \ cdot \ mathrm {m}} {\ mathrm {s} ^ {3} \ cdot \ mathrm {A}}}}

Поле, возбуждаемое набором зарядов Q i , представляет собой сумму парциальных вкладов ( принцип суперпозиции ).

Э.→(Икс→)знак равноk∑яQяИкс→-Икс→я‖Икс→-Икс→я‖3{\ displaystyle {\ vec {E}} ({\ vec {x}}) = k \ sum _ {i} {Q_ {i} {\ frac {{\ vec {x}} — {\ vec {x} } _ {i}} {\ left \ | {\ vec {x}} — {\ vec {x}} _ {i} \ right \ | ^ {3}}}}}

Или в случае непрерывного распределения пространственного заряда, ρ , то интеграл

Э.→(Икс→)знак равноk∫ρ(Икс→′)Икс→-Икс→′‖Икс→-Икс→′‖3d3Икс′{\ displaystyle {\ vec {E}} ({\ vec {x}}) = k \ int {\ rho ({\ vec {x}} ‘) {\ frac {{\ vec {x}} — {\ vec {x}} ‘} {\ left \ | {\ vec {x}} — {\ vec {x}}’ \ right \ | ^ {3}}}} \ mathrm {d} ^ {3} x ‘ }

Закон Гаусса описывает, что поток электрического поля через замкнутую поверхность A пропорционален силе площади, ограниченной поверхностным зарядом Q :

∫Э.→⋅dА.→∼Qзнак равно∫ρdV{\ Displaystyle \ int {\ vec {E}} \ cdot \ mathrm {d} {\ vec {A}} \ sim Q = \ int \ rho \ mathrm {d} V}

Gaussian Интегральная теорема связывает поток и дивергенция векторного поля :

∫Э.→⋅dА.→знак равно∫∇⋅Э.→dV{\ displaystyle \ int {\ vec {E}} \ cdot \ mathrm {d} {\ vec {A}} = \ int \ nabla \ cdot {\ vec {E}} \ mathrm {d} V}

откуда следует, что расходимость электрического поля пропорциональна плотности объемного заряда:

∇⋅Э.→∼ρ{\ displaystyle \ nabla \ cdot {\ vec {E}} \ sim \ rho}

Консервативное электрическое поле может быть описано
градиентом скалярного электрического потенциала.ϕ{\ displaystyle \ phi}

Э.→знак равно-∇ϕ{\ displaystyle {\ vec {E}} = — \ nabla \ phi}

Из чего следует уравнение Пуассона :

ρ∼∇⋅Э.→знак равно-∇(∇ϕ)знак равно-Δϕ{\ displaystyle \ rho \ sim \ nabla \ cdot {\ vec {E}} = — \ nabla (\ nabla \ phi) = — \ Delta \ phi}

Применение силовых линий

Когда изображаются силовые линии переменного напряжения, каждой фазе присваиваются своя буква — А, В, С либо буква и цифра L1, L2, L3. Чтобы не происходило путаницы, все последующие цепи, отходящие от этих линий, будут иметь тот же индекс, например, А1.1, В1.1, L1.1, L2.1 и т. д. Можно выделить два типа таких схем:

  • однолинейные;
  • многолинейные.

Электростатика в картинкахОтличие состоит в том, что в однолинейной все три фазы заключены в одной линии. Это сильно упрощает чертеж, позволяя сразу охватить взглядом всю или большую часть конструкции, и широко используется там, где часто применяются электроприборы переменного тока, например двигатели. Когда необходимо показать только одну фазу, рядом с условным знаком ставят маркировку этой фазы.

Допустим, для защиты двигателя используются два тепловых реле КК1 и КК2. Тогда на чертеже рисуется условный знак теплового реле и рядом ставится маркировка КК1, КК2, в скобках L13, L33. Это означает, что тепловое реле КК1 находится на фазе L1 и относится к третьей группе. Соответственно КК2 находится на фазе L3 и относится к этой же группе.

При использовании разветвительных колодок (клеммников), на чертеже к каждому контакту, если к нему подходит цепь, дается пояснение, что это за цепь и куда она должна поступить. Сами колодки также маркируются.

Электростатика как раздел электродинамики

Электродинамика многообразный раздел физики, охватывает и описывает электромагнитные явления, процессы в природе, в технике. Электрическое поле создаёт возможность появления электрических зарядов и заставляет их двигаться. Ядра атомов остаются на месте, а электроны начинают упорядоченно работать. Силы электростатики считаются слабыми, но иногда превышают гравитацию. Молекулы складываются из атомов, которые состоят из ядра и вращающихся вокруг него электронов (-). Протоны (+) и нейтроны (нейтрально) формируют ядро. Одним из основных направлений электродинамики в физике – электростатика, изучающая покоящиеся заряженные электрически объекты, неизменные во времени, со свойственными им взаимопорождением и взаимопроникновением поля.

Электростатика многое раскрывает для понимания процессов не только неживой, но и живой природы. Впервые сделан снимок ядра атома в 2013 году. Взаимодействие протона и электрона сильнее в 10 в 36 степени раз более чем гравитационная сила между ними в атоме водорода.

Закон Кулона

Исследуя влияние не двигающихся зарядов, французский физик Кулон в 1785 году опытным путем (на весах сверхточных крутильных) открыл закон, которому присвоили его имя. Измерялось взаимное влияние электрически заряженных шариков с намного меньшими размерами, нежели длина отрезка между ними. Усилия идут вдоль кратчайшей линии через центры электризованных объектов.

Для взаимодействий зарядов в различных окружениях, основного из законов электростатики, определена скалярная зависимость:

Электростатика в картинках

У кулоновских усилий есть схожесть (по формуле) с гравитацией. При сравнении воздействий для двух элементарных заряженных частиц (электронов) наблюдается огромное превышение сил электричества над тяготением. Отталкивание превосходит гравитацию в 10 в 42 степени раз, получается какое-то загадочное огромное число.

Электростатическая индукция в коммерческих приложениях

Электростатическая индукция использовалась в прошлом для создания генераторов высокого напряжения, известных как машины влияния . Главный компонент, появившийся в то время, — это конденсатор . Электростатическая индукция также используется для электромеханического осаждения или проецирования. В таких технологиях заряженные частицы небольшого размера намеренно собираются или осаждаются на поверхности. Области применения варьируются от электростатических фильтров до электростатических покрытий и струйной печати . Недавно новая технология беспроводной передачи энергии была основана на электростатической индукции между колеблющимися удаленными диполями.

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: