Электростатика

Электрическое поле. Тела с избытком заряженных частиц электронов или с их недостатком называются заряженными частицами. При избытке электронов в теле тела приобретают отрицательный заряд, а при недостатке электронов –положительный заряд. Заряженные тела особым образом действуют на окружающую их среду. Это распостраняющееся от заряженных тел действие называется электрическим полем. Кроме того заряженные тела оказывают воздействие друг на друга. Известно что одинаково заряженные тела отталкиваются друг от друга, а разноименно заряженные притягиваются. Это взаимодействие названо по имени ученого физика - Закон Кулона, который изучал это явление. Закон Кулона гласит: сила взаимодействия двух заряженных пямопропорциональна произведению зарядов на этих телах и обратнопропорциональна квадрату расстояния между ними. Т.е. чем сильнее заряды тем сильней они взаимодействуют, но сила этого взаимодействия резко убывает (по квадратной характеристике) с увеличением расстояния. Кроме того сила взаимодействия зависит от среды в которой находятся заряды, а именно электрической проницаемостью среды (вещества).

Из закона кулона следует, что заряд распространяет в окружающую среду электрическое поле и оказывает силу на такие же заряды. Электрическое поле характеризуется его напряженностью. Напряженность поля –сила действующая на заряд в 1кл (один кулон) расположенный в рассматриваемой точке поля. Сила, а соответственно напряженность поля резко падает с удалением от заряда.

Проводники, диэлектрики, полупроводники. Все вещества по электрическим свойствам разделяются на проводники, диэлектрики и полупроводники. Проводники имеют свободные электрические заряды (электроны) При приложении к проводникам электрического поля электроны в них приходят в движение. Т.е. электрическое поле создает ток в проводниках.

Диэлектрики не имеют свободных электронов и поэтому по иному ведут себя в электрическом поле. Электроны в диэлектриках жестко связаны с ядрами молекул вещества, но под действием поля электроны смещаются в молекулах в сторону заряда, происходит поляризация диэлектрика. При увеличении напряженности поля до некоторого предела ядра молекул не могут удерживать электроны и происходит электрический пробой диэлектрика. При этом диэлектрик ведет себя как проводник.

Полупроводники имеют особые свойства, отличные от проводников и диэлектриков. Полупроводники при определенных условиях могут как проводить электрический ток так и не проводить. Эти особые свойства полупроводников используются в полупроводниковых приборах.

Потенциал. Разность потенциалов. В случае, если тело заряжено положительно имеет недостаток электронов, то говорят оно имеет положительный потенциал. Если тело имеет избыток электронов, заряжено отрицательно и имеет отрицательный потенциал. Оценивается в Вольтах (в). Потенциал различных точек обычно сравнивают с потенциалом земли, который принято считать равным 0в. Если тела имеют различные по величине заряды, говорят о разности потенциалов. Соединив такие тела проводником, получим электрический ток. Под действием электрического поля ток будет течь от тела с большим зарядом к телу с меньшим зарядом.

Электрическая емкость. Конденсаторы. Схемы соединения конденсаторов. Электрическая емкость характеризует способность устройства состоящего из двух проводников разделенных диэлектриком накапливать электрические заряды. Прибор состоящий из двух пластин разделенных диэлектриком называется конденсатор. Конденсатор предназначен для накопления электрического заряда. Емкость конденсатора –количество заряда, который способен накопить конденсатор оценивается в Фарадах и зависит от площади пластин, расстояния между платинами и электрической проницаемости среды между пластинами. Чем больше площадь пластин, чем меньше расстояние между ними и выше электрическая проницаемость, тем больший заряд способен накопить конденсатор.

Конденсаторы могут соединяться последовательно и параллельно. От схемы соединения будет зависеть общая емкость конденсаторов. При параллельном соединении конденсаторов емкость каждого суммируется:

При последовательном соединении общая емкость всех конденсаторов определяется по формуле:

Конденсаторы применяются для сглаживания пиковых токов в цепях и источниках питания, для разделения переменной и постоянной составляющей токов, для отсеивания помех и шумов в электрических цепях, в качестве времязадающих элементов в реле выдержки времени. Современные электролитические конденсаторы и ионисторы (конденсаторы большой емкости) могут применяться в различных приборах для питания микросхем запоминающих устройств при временном отсутствии внешнего питания.

Последовательное и параллельное соединение конденсаторов. При параллельном соединении конденсаторов их общая емкость складывается из емкостей отдельных конденсаторов. При последовательном соединении их общая емкость уменьшается. На практике применяется как последовательное и параллельное соединение так и комбинированное.

Необходимо помнить, что действие электрических полей оказывает негативное влияние на работу приборов. При работе с высокочувствительными устройствами принимают меры препятствующие накапливанию статических зарядов могущих повредить прибор (работают в специальных заземленных костюмах, заземляют жало паяльника) Длинные рядом расположенные высоковольтные провода образуют емкость и способны накапливать электрический заряд, который может быть травмоопасен. Для снятия электростатического заряда необходимо применять заземление.

Например: при работе на высоковольтной установке после отключения внешнего питания согласно правилам необходимо проверить напряжение попарно на каждой из фаз и между фазой и нулем. После чего для снятия возможного статического электричества необходимо замкнуть три фазы между собой, а затем заземлить.

Дата добавления: 2014-01-04