Какова единица напряженности: 2. Сформулируйте определение напряженности электрического поля. Какова единица напряженности?

Электрическое напряжение | Частная школа. 8 класс

Конспект по физике для 8 класса «Электрическое напряжение». Что такое напряжение. Каковы единицы напряжения. Какой прибор используют для измерения напряжения в цепи.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Электрическое напряжение

При подключении лампочки (или какого-либо другого потребителя) к источнику тока в цепи возникает электрическое поле. Оно действует на заряженные частицы с некоторой электрической силой, под действием которой начинается их упорядоченное движение. Возникает электрический ток. При этом при движении зарядов в электрическом поле совершается определённая работа.

РАБОТА ТОКА

Пусть под действием электрической силы Fэл частица с зарядом q переместилась по проводнику из одной точки в другую. Говорят, что при этом электрическая сила совершила некоторую работу Аэл.

В механике мы говорили о том, что механическая работа совершается тогда, когда тело под действием некоторой силы перемещается. При рассмотрении электрических явлений также вводится понятие работы, но здесь речь идёт уже о перемещении электрического заряда. Электрическая сила, действующая на заряд, возникает только при наличии электрического поля.

Работу электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока.

Поскольку действие тока зависит от силы тока в цепи, значит, его работа также должна зависеть от силы тока или от перемещённого заряда.

Нетрудно представить, что электрический ток подобен потоку воды в шланге. Если удерживать оба конца шланга на одном уровне, то никакого течения воды не будет. Если же один из концов опустить вниз, то вода потечёт с более высокого уровня на низкий. Разность уровней воды аналогична напряжению источника тока. Чем выше напряжение (чем больше разница в уровнях воды), тем больше сила тока в цепи (тем быстрее движется вода в шланге).

Понятие работы в физике неразрывно связано с понятием энергии

. При совершении работы всегда происходят изменения и превращения энергии. Изученные ранее действия электрического тока на самом деле обусловлены работой тока. При этом происходит превращение энергии движущихся зарядов в другие виды энергии.

Соберём две электрические цепи, содержащие одинаковые по назначению элементы. В первой цепи потребителем электрической энергии является лампочка от карманного фонаря, а в качестве источника тока используется обычная батарейка. Во второй цепи потребитель — бытовая осветительная лампа, подключённая к аккумулятору. Амперметры, включённые в эти цепи, показывают одинаковую силу тока. Но одинаковым ли будет при этом действие тока в каждой цепи? Опыт показывает: лампа, включённая в цепь, источником тока которой является аккумулятор, даёт гораздо больше тепла и света, чем лампочка от карманного фонаря.

Поскольку при одной и той же силе тока его тепловое действие было различным, значит, и работа тока в этих цепях различна. Следовательно, работа тока зависит также от другой его характеристики.

Эту новую физическую величину называют электрическим напряжением. Напряжение, которое создаёт батарейка, значительно меньше напряжения аккумулятора. Именно поэтому при одной и той же силе тока лампа, соединённая с батарейкой, даёт меньше света и тепла.

НАПРЯЖЕНИЕ

Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного электрического заряда из одной точки в другую, и обозначают буквой U.

Напряжение равно отношению работы электрических сил Аэл к заряду q, который перемещается из одной точки в другую: U = Аэл/q.

ЕДИНИЦЫ НАПРЯЖЕНИЯ

Единица электрического напряжения называют вольтом в честь итальянского учёного Алессандро Вольта, создавшего первый гальванический элемент.

За единицу напряжения принимают такое электрическое напряжение на концах проводника, при котором работа по перемещению электрического заряда в 1 Кл по этому проводнику равна 1 Дж:

1 В = 1 Дж/Кл.

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Прибор, с помощью которого измеряют напряжение на полюсах источника тока или на каком-либо участке цепи, называют вольтметром. По внешнему виду и устройству вольтметр очень похож на гальванометр и амперметр. На шкале вольтметра ставят букву V.

При измерении напряжения зажимы вольтметра подключают к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение. Как и у амперметра, у одного зажима вольтметра ставят знак « + », у другого — «–».

Клемму со знаком « + » нужно соединить с проводом, идущим от положительного полюса источника тока, а клемму со знаком «–» — с проводом, идущим от отрицательного полюса источника тока.

На электрических схемах вольтметр изображают в виде кружка с буквой V.

Для человеческого организма напряжение в 1 В неопасно. Безопасным для человека считается напряжение до 12 В. Однако надо иметь в виду, что величина напряжения, опасного для человека, зависит ещё и от внешних условий. Например, в сырых помещениях степень опасности существенно возрастает. Происходит это потому, что многие вещества, являющиеся в сухом состоянии изоляторами, во влажном состоянии становятся проводниками электричества. Дело в том, что обычная (недистиллированная) вода является проводником.

Алессандро Вольта (1745—1827) — физик, химик и физиолог, один из основоположников учения об электричестве.

 


Вы смотрели Конспект по физике для 8 класса «Электрическое напряжение».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Просмотров: 1 190

Электрическое поле – FIZI4KA

Электродинамика – раздел физики, изучающий свойства и взаимодействия электрических зарядов, осуществляемые посредством электромагнитного поля.

Электростатикой называется раздел электродинамики, в котором рассматриваются свойства и взаимодействия неподвижных электрически заряженных тел или частиц.

Электромагнитное взаимодействие

– это взаимодействие между электрически заряженными частицами или макротелами.

Точечный заряд – заряженное тело, размер которого мал по сравнению с расстоянием, на котором оценивается его действие.

Электризация тел

Электризация – процесс сообщения телу электрического заряда, т. е. нарушение его электрической нейтральности. Процесс электризации представляет собой перенесение с одного тела на другое электронов или ионов. В результате электризации тело получает возможность участвовать в электромагнитном взаимодействии.

Способы электризации:

  • трением, – например, электризация эбонитовой палочки при трении о мех. При тесном соприкосновении двух тел часть электронов переходит с одного тела на другое; в результате этого на поверхности у одного из тел создается недостаток электронов и тело получает положительный заряд, а у другого – избыток, и тело заряжается отрицательно. Величины зарядов тел одинаковы;
  • через влияние (электростатическая индукция) – тело остается электрически нейтральным, электрические заряды внутри него перераспределяются так, что разные части тела приобретают разные по знаку заряды;
  • при соприкосновении заряженного и незаряженного тела – заряд при этом распределяется между этими телами пропорционально их размерам. Если размеры тел одинаковы, то заряд распределяется между ними поровну;
  • при ударе;
  • под действием излучения – под действием света с поверхности проводника могут вырываться электроны, при этом проводник приобретает положительный заряд.

Взаимодействие зарядов. Два вида зарядов

Электрический заряд – скалярная физическая величина, характеризующая способность тела участвовать в электромагнитных взаимодействиях.

Обозначение – ​\( q \)​, единица измерения в СИ – кулон (Кл).

Существуют два вида электрических зарядов: положительный и отрицательный. Наименьший отрицательный заряд имеет электрон (–1,6·10-19 Кл), наименьший положительный заряд (1,6·10-19 Кл) – протон. Минимальный заряд, который может быть сообщен телу, равен заряду электрона (элементарный заряд). Если тело имеет избыточные (лишние) электроны, то тело заряжено отрицательно, если у тела недостаток электронов, то тело заряжено положительно.

Величина заряда тела будет равна

где ​\( N \)​ — число избыточных или недостающих электронов;
​\( e \)​ — элементарный заряд, равный 1,6·10-19 Кл.

Важно!
Частица может не иметь заряда, но заряд без частицы не существует.

Электрические заряды взаимодействуют:

  • заряды одного знака отталкиваются:

  • заряды противоположных знаков притягиваются:

Прибор для обнаружения электрического заряда называется электроскоп. Основная часть прибора – металлический стержень, на котором закреплены два листочка металлической фольги, помещенные в стеклянный сосуд. При соприкосновении заряженного тела со стержнем электроскопа заряды распределяются между листочками фольги. Так как заряд листочков одинаков по знаку, они отталкиваются.

Для измерения зарядов можно использовать и электрометр. Основные части его – металлический стержень и стрелка, которая может вращаться вокруг горизонтальной оси. Стержень со стрелкой закреплен в пластмассовой втулке и помещен в металлический корпус, закрытый стеклянными крышками. При соприкосновении заряженного тела со стержнем стержень и стрелка получают электрические заряды одного знака. Стрелка поворачивается на некоторый угол.

Закон сохранения электрического заряда

Систему называют замкнутой (электрически изолированной), если в ней не происходит обмена зарядами с окружающей средой.

В любой замкнутой (электрически изолированной) системе сумма электрических зарядов остается постоянной при любых взаимодействиях внутри нее.

Полный электрический заряд ​\( (q) \)​ системы равен алгебраической сумме ее положительных и отрицательных зарядов ​\( (q_1, q_2 … q_N) \)​:

Важно!
В природе не возникают и не исчезают заряды одного знака: положительный и отрицательный заряды могут взаимно нейтрализовать друг друга, если они равны по модулю.

Закон Кулона

Закон Кулона был открыт экспериментально: в опытах с использованием крутильных весов измерялись силы взаимодействия заряженных шаров.

Закон Кулона формулируется так:
сила взаимодействия ​\( F \)​ двух точечных неподвижных электрических зарядов в вакууме прямо пропорциональна их модулям ​\( q_1 \)​ и \( q_2 \) и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними ​\( r \)​:

где ​\( k=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}=9\cdot10^9 \)​ (Н·м2)/Кл2 – коэффициент пропорциональности,
​\( \varepsilon_0=8.85\cdot10^{-12} \)​ Кл2/(Н·м2) – электрическая постоянная.

Коэффициент ​\( k \)​ численно равен силе, с которой два точечных заряда величиной 1 Кл каждый взаимодействуют в вакууме на расстоянии 1 м.

Сила Кулона направлена вдоль прямой, соединяющей взаимодействующие заряды. Заряды взаимодействуют друг с другом с силами, равными по величине и противоположными по направлению.

Значение силы Кулона зависит от среды, в которой они находятся. В этом случае формула закона:

где ​\( \varepsilon \)​ – диэлектрическая проницаемость среды.

Закон Кулона применим к взаимодействию

  • неподвижных точечных зарядов;
  • равномерно заряженных тел сферической формы.

В этом случае ​\( r \)​ – расстояние между центрами сферических поверхностей.

Важно!
Если заряженное тело протяженное, то его необходимо разбить на точечные заряды, рассчитать силы их попарного взаимодействия и найти равнодействующую этих сил (принцип суперпозиции).

Действие электрического поля на электрические заряды

Электрическое поле – это особая форма материи, существующая вокруг электрически заряженных тел.

Впервые понятие электрического поля было введено Фарадеем. Он объяснял взаимодействие зарядов следующим образом: каждый заряд создает вокруг себя электрическое поле, которое с некоторой силой действует на другой заряд.

Свойства электрического поля заключаются в том, что оно:

  • материально;
  • создается зарядом;
  • обнаруживается по действию на заряд;
  • непрерывно распределено в пространстве;
  • ослабевает с увеличением расстояния от заряда.

Действие заряженного тела на окружающие тела проявляется в виде сил притяжения и отталкивания, стремящихся поворачивать и перемещать эти тела по отношению к заряженному телу.

Силу, с которой электрическое поле действует на заряд, можно рассчитать по формуле:

где ​\( \vec{E} \)​ – напряженность электрического поля, ​\( q \)​ – заряд.

Решение задач о точечных зарядах и системах, сводящихся к ним, основано на применении законов механики с учетом закона Кулона и вытекающих из него следствий.

Алгоритм решения задач о точечных зарядах и системах, сводящихся к ним:

  • сделать рисунок; указать силы, действующие на точечный заряд, помещенный в электрическое поле;
  • записать для заряда условие равновесия или основное уравнение динамики материальной точки;
  • выразить силы электрического взаимодействия через заряды и поля и подставить эти выражения в исходное уравнение;
  • если при взаимодействии заряженных тел между ними происходит перераспределение зарядов, к составленному уравнению добавить уравнение закона сохранения зарядов;
  • записать математически все вспомогательные условия;
  • решить полученную систему уравнений относительно неизвестной величины;
  • проверить решение

Напряженность электрического поля

Напряженность электрического поля ​\( \vec{E} \)​ – векторная физическая величина, равная отношению силы ​\( F \)​, действующей на пробный точечный заряд, к величине этого заряда ​\( q \)​:

Обозначение – \( \vec{E} \), единица измерения в СИ – Н/Кл или В/м.

Напряженность поля точечного заряда в вакууме вычисляется по формуле:

где \( k=\frac{1}{4\pi\varepsilon_0}=9\cdot10^9 \) (Н·м2)/Кл2,
​\( q_0 \)​ – заряд, создающий поле,
​\( r \)​ – расстояние от заряда, создающего поле, до данной точки.

Напряженность поля точечного заряда в среде вычисляется по формуле:

где ​\( \varepsilon \)​ – диэлектрическая проницаемость среды.

Важно!
Напряженность электрического поля не зависит от величины пробного заряда, она определяется величиной заряда, создающего поле.

Направление вектора напряженности в данной точке совпадает с направлением силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в эту точку.

Линией напряженности электрического поля называется линия, касательная к которой в каждой точке направлена вдоль вектора напряженности ​\( \vec{E} \)​.

Линии напряженности электростатического поля начинаются на положительных электрических зарядах и заканчиваются на отрицательных электрических зарядах или уходят в бесконечность от положительного заряда и приходят из бесконечности к отрицательному заряду.

Распределение линий напряженности вокруг положительного и отрицательного точечных зарядов показано на рисунке.

Определяя направление вектора ​\( \vec{E} \)​ в различных точках пространства, можно представить картину распределения линий напряженности электрического поля.

Поле, в котором напряженность одинакова по модулю и направлению в любой точке, называется однородным электрическим полем. Однородным можно считать электрическое поле между двумя разноименно заряженными металлическими пластинами. Линии напряженности в однородном электрическом поле параллельны друг другу.

Принцип суперпозиции электрических полей

Каждый электрический заряд создает в пространстве электрическое поле независимо от наличия других электрических зарядов.

Принцип суперпозиции электрических полей: напряженность электрического поля системы ​\( N \)​ зарядов равна векторной сумме напряженностей полей, создаваемых каждым из них в отдельности:

Электрические поля от разных источников существуют в одной точке пространства и действуют на заряд независимо друг от друга.

Потенциальность электростатического поля

Электрическое поле с напряженностью ​\( \vec{E} \)​ при перемещении заряда ​\( q \)​ совершает работу. Работа ​\( A \)​ электростатического поля вычисляется по формуле:

где ​\( d \)​ – расстояние, на которое перемещается заряд,
​\( \alpha \)​ – угол между векторами напряженности электрического поля и перемещения заряда.

Важно!
Эта формула применима для нахождения работы только в однородном электростатическом поле.

Работа сил электростатического поля при перемещении заряда из одной точки поля в другую не зависит от формы траектории, а определяется только начальным и конечным положением заряда.

Потенциальным называется поле, работа сил которого по перемещению заряда по замкнутой траектории равна нулю.

Важно!
Работа сил электростатического поля при перемещении заряда по любой замкнутой траектории равна нулю. Электростатическое поле является потенциальным.

Работа электростатического поля по перемещению заряда равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком. В электродинамике энергию принято обозначать буквой ​\( W \)​, так как буквой ​\( E \)​ обозначают напряженность поля:

Потенциальная энергия заряда ​\( q \)​, помещенного в электростатическое поле, пропорциональна величине этого заряда. Потенциальная энергия взаимодействия зарядов вычисляется относительно нулевого уровня (аналогично потенциальной энергии поля силы тяжести). Выбор нулевого уровня потенциальной энергии определяется исходя из соображений удобства при решении задачи.

Потенциал электрического поля. Разность потенциалов

Потенциал – скалярная физическая величина, равная отношению потенциальной энергии электрического заряда в электростатическом поле к величине этого заряда.

Обозначение – ​\( \varphi \)​, единица измерения в СИ – вольт (В).

Потенциал \( \varphi \) является энергетической характеристикой электростатического поля.

Разность потенциалов численно равна работе, которую совершает электрическая сила при перемещении единичного положительного заряда между двумя точками поля:

Обозначение – ​\( \Delta\varphi \)​, единица измерения в СИ – вольт (В).

Иногда разность потенциалов обозначают буквой ​\( U \)​ и называют напряжением.

Важно!
Разность потенциалов \( \Delta\varphi=\varphi_1-\varphi_2 \), а не изменение потенциала \( \Delta\varphi=\varphi_2-\varphi_1 \). Тогда работа электростатического поля равна:

Важно!
Эта формула позволяет вычислить работу электростатических сил в любом поле.

В электростатике часто вычисляют потенциал относительно бесконечно удаленной точки. В этом случае потенциал поля в данной точке равен работе, которую совершают электрические силы при удалении единичного положительного заряда из данной точки в бесконечность.

Потенциал поля точечного заряда ​\( q \)​ в точке, удаленной от него на расстояние ​\( r \)​, вычисляется по формуле:

Для наглядного представления электрического поля используют эквипотенциальные поверхности.

Важно!
Внутри проводящего шара потенциал всех точек внутри шара равен потенциалу поверхности шара и вычисляется по формуле потенциала точечного заряда (​\( r =R \)​, где ​\( R \)​ – радиус шара). Напряженность поля внутри шара равна нулю.

Эквипотенциальной поверхностью, или поверхностью равного потенциала, называется поверхность, во всех точках которой потенциал имеет одинаковое значение.

Свойства эквипотенциальных поверхностей

  • Вектор напряженности перпендикулярен эквипотенциальным поверхностям и направлен в сторону убывания потенциала.
  • Работа по перемещению заряда по эквипотенциальной поверхности равна нулю.

В случае однородного поля эквипотенциальные поверхности представляют собой систему параллельных плоскостей. Для точечного заряда эквипотенциальные поверхности представляют собой концентрические окружности.

Разность потенциалов и напряженность связаны формулой:

Из принципа суперпозиции полей следует принцип суперпозиции потенциалов:

Потенциал результирующего поля равен сумме потенциалов полей отдельных зарядов.

Важно!
Потенциалы складываются алгебраически, а напряженности – по правилу сложения векторов.

Решение задач о точечных зарядах и системах, сводящихся к ним, основано на применении законов сохранения, теоремы об изменении кинетической энергии заряда с учетом работы электростатических сил.

Алгоритм решения таких задач:

  • установить характер и особенности электростатических взаимодействий объектов системы;
  • ввести характеристики (силовые и энергетические) этих взаимодействий, сделать рисунок;
  • записать законы сохранения и движения для объектов;
  • выразить энергию электростатического взаимодействия через заряды, потенциалы, напряженности;
  • составить систему уравнений и решить ее относительно искомой величины;
  • проверить решение.

Проводники в электрическом поле

Проводниками называют вещества, в которых может происходить упорядоченное перемещение электрических зарядов, т. е. протекать электрический ток.

Проводниками являются металлы, водные растворы солей, кислот, ионизованные газы. В проводниках есть свободные электрические заряды. В металлах валентные электроны взаимодействующих друг с другом атомов становятся свободными.

Если металлический проводник поместить в электрическое поле, то под его действием свободные электроны проводника начнут перемещаться в направлении, противоположном направлению напряженности поля. В результате на одной поверхности проводника появится избыточный отрицательный заряд, а на противоположной – избыточный положительный заряд.

Эти заряды создают внутри проводника внутреннее электрическое поле, вектор напряженности которого направлен противоположно вектору напряженности внешнего поля. Под действием внешнего электростатического поля электроны проводимости в металлическом проводнике перераспределяются так, что напряженность результирующего поля в любой точке внутри проводника равна нулю. Электрические заряды расположены на поверхности проводника.

Важно!
Если внутри проводника есть полость, то напряженность в ней будет равна нулю независимо от того, какое поле имеется вне проводника и как заряжен проводник. Внутренняя полость в проводнике экранирована (защищена) от внешних электростатических полей. На этом основана электростатическая защита.

Явление перераспределения зарядов во внешнем электростатическом поле называется электростатической индукцией.

Заряды, разделенные электростатическим полем, взаимно компенсируют друг друга, если проводник удалить из поля. Если такой проводник разрезать, не вынося из поля, то его части будут иметь заряды разных знаков.

Важно!
Во всех точках поверхности проводника вектор напряженности направлен перпендикулярно к его поверхности. Поверхность проводника является эквипотенциальной (потенциалы всех точек поверхности проводника равны).

Диэлектрики в электрическом поле

Диэлектриками называют вещества, не проводящие электрический ток. Диэлектриками являются стекло, фарфор, резина, дистиллированная вода, газы.

В диэлектриках нет свободных зарядов, все заряды связаны. В молекуле диэлектрика суммарный отрицательный заряд электронов равен положительному заряду ядра. Различают полярные и неполярные диэлектрики.

В молекулах полярных диэлектриков ядра и электроны расположены так, что центры масс положительных и отрицательных зарядов не совпадают и находятся на некотором расстоянии друг от друга. То есть молекулы представляют собой диполи независимо от наличия внешнего электрического поля. В отсутствие внешнего электрического поля из-за теплового движения молекул диполи расположены хаотично, поэтому суммарная напряженность поля всех диполей диэлектрика равна нулю.

Если в отсутствие внешнего электрического поля центры масс положительных и отрицательных зарядов в молекуле диэлектрика совпадают, то он называется неполярным. Пример такого диэлектрика – молекула водорода. Если такой диэлектрик поместить во внешнее электрическое поле, то направления векторов сил, действующих на положительные и отрицательные заряды, будут противоположными. В результате молекула деформируется и превращается в диполь. При внесении диэлектрика в электрическое поле происходит его поляризация.

Поляризация диэлектрика – процесс смещения в противоположные стороны разноименных связанных зарядов, входящих в состав атомов и молекул вещества в электрическом поле.

Если диэлектрик неполярный, то в его молекулах происходит смещение положительных и отрицательных зарядов. На поверхности диэлектрика появятся поверхностные связанные заряды. Связанными эти заряды называют потому, что они не могут свободно перемещаться отдельно друг от друга.

Внутри диэлектрика суммарный заряд равен нулю, а на поверхностях заряды не скомпенсированы и создают внутри диэлектрика поле, вектор напряженности которого направлен противоположно вектору напряженности внешнего поля. Это значит, что внутри диэлектрика поле имеет меньшую напряженность, чем в вакууме.

Физическая величина, равная отношению модуля напряженности электрического поля в вакууме к модулю напряженности электрического поля в однородном диэлектрике, называется диэлектрической проницаемостью вещества:

В полярном диэлектрике во внешнем электрическом поле происходит поворот диполей, и они выстраиваются вдоль линий напряженности.

Если внесенный в электрическое поле диэлектрик разрезать, то его части будут электрически нейтральны.

Электрическая емкость. Конденсатор

Электрическая емкость (электроемкость) – скалярная физическая величина, характеризующая способность уединенного проводника удерживать электрический заряд.

Обозначение – ​\( C \)​, единица измерения в СИ – фарад (Ф).

Уединенный проводник – это проводник, удаленный от других проводников и заряженных тел.

Фарад – электроемкость такого уединенного проводника, потенциал которого изменяется на 1 В при сообщении ему заряда 1 Кл:

Формула для вычисления электроемкости:

где ​\( q \)​ – заряд проводника, ​\( \varphi \)​ – его потенциал.

Электроемкость зависит от его линейных размеров и геометрической формы. Электроемкость не зависит от материала проводника и его агрегатного состояния. Электроемкость проводника прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости среды, в которой он находится.

Конденсатор – это система из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников.

Проводники называют обкладками конденсатора. Заряды обкладок конденсатора равны по величине и противоположны по знаку заряда. Электрическое поле сосредоточено между обкладками конденсатора. Конденсаторы используют для накопления электрических зарядов.

Электроемкость конденсатора рассчитывается по формуле:

где ​\( q \)​ – модуль заряда одной из обкладок,
​\( U \)​ – разность потенциалов между обкладками.

Электроемкость конденсатора зависит от линейных размеров и геометрической формы и расстояния между проводниками. Электроемкость конденсатора прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости вещества между проводниками.

Плоский конденсатор представляет две параллельные пластины площадью ​\( S \)​, находящиеся на расстоянии ​\( d \)​ друг от друга.

Электроемкость плоского конденсатора:

где ​\( \varepsilon \)​ – диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками,
\( \varepsilon_0 \) – электрическая постоянная.

На электрической схеме конденсатор обозначается:

Виды конденсаторов:

  • по типу диэлектрика – воздушный, бумажный и т. д.;
  • по форме – плоский, цилиндрический, сферический;
  • по электроемкости – постоянной и переменной емкости.

Конденсаторы можно соединять между собой.

Параллельное соединение конденсаторов

При параллельном соединении конденсаторы соединяются одноименно заряженными обкладками. Напряжения конденсаторов равны:

Общая емкость:

Последовательное соединение конденсаторов

При последовательном соединении конденсаторов соединяют их разноименно заряженные обкладки.

Заряды конденсаторов при таком соединении равны:

Общее напряжение:

Величина, обратная общей емкости:

При таком соединении общая емкость всегда меньше емкостей отдельных конденсаторов.

Важно!
Если конденсатор подключен к источнику тока, то разность потенциалов между его обкладками не изменяется при изменении электроемкости и равна напряжению источника. Если конденсатор заряжен до некоторой разности потенциалов и отключен от источника тока, то его заряд не изменяется при изменении электроемкости.

Применение конденсаторов
Конденсаторы используются в радиоэлектронных приборах как накопители заряда, для сглаживания пульсаций в выпрямителях переменного тока.

Энергия электрического поля конденсатора

Энергия заряженного конденсатора равна работе внешних сил, которую необходимо затратить, чтобы зарядить конденсатор.

Электрическая энергия конденсатора сосредоточена в пространстве между обкладками конденсатора, то есть в электрическом поле, поэтому ее называют энергией электрического поля. Формулы для вычисления энергии электрического поля:

Так как напряженность электрического поля прямо пропорциональна напряжению, то энергия электрического поля конденсатора пропорциональна квадрату напряженности.

Плотность энергии электрического поля:

где ​\( V \)​ – объем пространства между обкладками конденсатора.

Плотность энергии не зависит от параметров конденсатора, а определяется только напряженностью электрического поля.

Основные формулы раздела «Электрическое поле»

Электрическое поле

4.3 (86.67%) 3 votes

Напряженность электрического поля — Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия — статья

Напряженность электри́ческого по́ля (Е) — основная силовая характеристика электрического поля, определяемая силой (F), действующей на точечный (единичный) положительный электрический заряд (Qo), помещенный в данную точку поля. Заряд должен быть малым, чтобы не изменять ни величины, ни расположения тех зарядов, которые порождают исследуемое поле (т. е. заряд, не искажающий поля, которое с его помощью изучается, при этом собственным электрическим полем точечного заряда пренебрегают).

Е = F/ Qo.

В общем случае напряженность поля Е = F/Q. Т.е. напряженность в данной точке пространства есть отношение силы, действующей на заряд, помещенный в эту точку к величине этого заряда.

Единица измерения напряженности электростатического поля — 1 Н/Кл =1В/м.

Напряженность 1Н/Кл - это напряженность такого поля, которое на точечный заряд 1 Кл действует силой 1 Н, эту единицу в системе СИ называют В/м.

Напряженность электрического поля — векторная величина. Направление вектора напряженности Е совпадает с направлением кулоновской (см. Кулона закон) силы, действующей на точечный положительный заряд, помещенный в данную точку поля.

Если поле создается положительным зарядом, то вектор напряженности такого поля направлен от заряда вдоль радиуса-вектора, если поле создается отрицательным зарядом, то вектор напряженности поля Е направлен к заряду.

Графической характеристикой поля являются силовые линии напряженности электрического поля, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора напряженности.Для электростатического поля напряженность электрического поля может быть представлена как градиент электрического потенциалаj;

Е = - gradj.

Вектор напряженности электрического поля направлен в сторону убывания потенциала.

В вакууме напряженность электрического поля удовлетворяет принципу суперпозиции, согласно которому полная напряженность поля в точке равна геометрической сумме напряженностей полей, создаваемых отдельными заряженными частицами.

Единица измерения напряжения, теория и онлайн калькуляторы

Определение и единица измерения напряжения

Определение

Напряжением ($U$) на участке цепи называют величину, равную отношению суммарной работы ($A$), при перемещении заряда, к величине этого заряда ($q$):

\[U=\frac{A}{q}\left(1\right).\]

В Международной системе единиц (СИ) вольт - единица измерения напряжения. Обозначается буквой В. Эта единица измерения была названа в честь итальянского ученого А. Вольты (Он изобрел известный вольтов столб - это была первая электрическая батарея). Один вольт - единица измерения напряжения, равная работе в один джоуль над зарядом в 1 кулон при перемещении заряда из одной точки в другую:

\[1В=\frac{1\ Дж}{1\ Кл}.\]

Иногда используют другое определение вольта, при этом говорят, что один вольт - это электрическое напряжение, которое взывает в цепи постоянный ток, имеющий силу в 1 ампер при мощности один ватт:

\[1В=\frac{1\ Вт}{1\ А}.\]

Вольт является производной единицей измерения в системе СИ. Через основные единицы вольт можно выразить, используя его определение, например:

\[\left[U\right]=В=\frac{\ Дж}{\ Кл}=\frac{{\rm Н}\cdot {\rm м}}{{\rm А}\cdot {\rm с}}=\frac{{\rm кг}\cdot {\rm м}\cdot {\rm м}}{{\rm А}\cdot {\rm с}\cdot {{\rm с}}^{{\rm 2}}}=\frac{{\rm кг}\cdot {{\rm м}}^{{\rm 2}}}{{\rm А}\cdot {{\rm с}}^{{\rm 3}}}.\]

С вольтом используют любые стандартные приставки системы СИ, применяемые для формирования кратных и дольных единиц. Например:

\[1\ кВ={10}^3В;;1мкВ={10}^{-6}В\ \dots \]

В системе СГС (сантиметр, грамм, секунда) единицы потенциала - единица измерения напряжения. Между вольтами и единицами измерения потенциала имеется следующее соотношение:

\[1В=\frac{1}{300}\ ед.\ потенциала.\]

Вольт - единица измерения напряжения и эффект Джозефсона

В 1990 году была проведена стандартизация вольта в измерениях, при этом использовался нестационарный эффект Джозефсона. При пропускании через контакт Джозефсона тока больше критического, падение напряжения на контакте и сила тока через него помимо постоянной составляющей будет обладать переменной компонентой (говорят, что контакт излучает электромагнитные волны). Частота ($\nu $) этой составляющей определяется из фундаментального выражения:

\[h\nu =2q_eU\ \left(2\right),\]

где $h$ - постоянная Планка; $q_e$ - элементарный заряд. Данный эффект можно наблюдать и измерять при размещении контакта во внешнем электромагнитном поле высокой частоты. Если частота внешнего поля совпадает (или кратна) с частотой электромагнитного излучения, то появляется резонанс. Вольт - амперная характеристика для средних величин тока и напряжения является ступенчатой кривой. Ширина «ступенек» (ступеньки Шапиро) в направлении оси напряжений составляет величину $\frac{h\nu }{2q_e}$. Данные ступеньки позволяют измерять частоту внешнего поля вместо слабого электромагнитн

Электрическое поле основные характеристики | Электрикам

ads

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

Напряжённость

Напряжённость — векторная величина определяющая силу 

напряженнось 3

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.

напряженнось напряженнось 2

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.

Ответы на вопросы 'единица напряжения'

ЭрстедЕдиница напряженности электромагнитного поля в системе единиц СГС 6 букв
ГаммаВнесистемная единица напряженности магнитного поля, равная стотысячной доле эрстеда 5 букв
ВольтЕдиница напряжения 5 букв
ЭрстедЕдиница напряженности магнитного поля, равная 79, 58 ампер на метр 6 букв
НапряжениеТрудное, напряжение положение в какой-нибудь области деятельности 10 букв
ПьезаЕдиница измерения механического напряжения и давления в системе единиц "метр- тонна- секунда 5 букв
ГектопьезаЕдиница давления и механического напряжения в МТС системе единиц 10 букв
ВольтЕдиница электрического напряжения и электрической силы 5 букв
ДжоульЕдиница измерения работы и энергии в Системе Интернациональной. Джоуль равен работе, совершаемой при перемещении точки приложения силы, равной одному ньютону, на расстояние одного метра в направлении действия силы. В электричестве джоуль обозначает работу, которую совершают силы электрического поля за 1 секунду при напряжении в 1 Вольт для поддержания тока величиной 1 ампер 6 букв
ВольтЕдиница измерения напряжения электрического тока 5 букв

Определение, объяснение, решенные проблемы, часто задаваемые вопросы

    • Классы
      • Класс 1-3
      • Класс 4-5
      • Класс 6-10
      • Класс 11-12
    • КОНКУРЕНТНЫЙ ЭКЗАМЕН
      • BNAT 000 NC
        • BNAT 000 Книги
          • Книги NCERT для класса 5
          • Книги NCERT для класса 6
          • Книги NCERT для класса 7
          • Книги NCERT для класса 8
          • Книги NCERT для класса 9
          • Книги NCERT для класса 10
          • Книги NCERT для класса 11
          • Книги NCERT для класса 12
        • NCERT Exemplar
          • NCERT Exemplar Class 8
          • NCERT Exemplar Class 9
          • NCERT Exemplar Class 10
          • NCERT Exemplar Class 11
          • NCERT Exemplar Class 11
          • NCERT 9000 9000
          • NCERT
            • Решения RS Aggarwal, класс 12
            • Решения RS Aggarwal, класс 11
            • Решения RS Aggarwal, класс 10
            • 90 003 Решения RS Aggarwal класса 9
            • Решения RS Aggarwal класса 8
            • Решения RS Aggarwal класса 7
            • Решения RS Aggarwal класса 6
          • Решения RD Sharma
            • RD Sharma Class 6 Решения
            • Решения RD Sharma
            • Решения RD Sharma класса 8
            • Решения RD Sharma класса 9
            • Решения RD Sharma класса 10
            • Решения RD Sharma класса 11
            • Решения RD Sharma класса 12
          • PHYSICS
            • Механика
            • Оптика
            • Термодинамика Электромагнетизм
          • ХИМИЯ
            • Органическая химия
            • Неорганическая химия
            • Периодическая таблица
          • MATHS
            • Теорема Пифагора
            • 000
            • 00030003000300030004
            • Простые числа
            • Взаимосвязи и функции
            • Последовательности и серии
            • Таблицы умножения
            • Детерминанты и матрицы
            • Прибыль и убыток
            • Полиномиальные уравнения
            • Разделение на фракции
          • 000
          • 000
          • 000
          • 000
          • 000 Microology
          • 000
          • 000 BIOG3000
              ФОРМУЛЫ
              • Математические формулы
              • Алгебраные формулы
              • Тригонометрические формулы
              • Геометрические формулы
            • КАЛЬКУЛЯТОРЫ
              • Математические калькуляторы
              84
          84
      84
    ,

    Что такое напряжение? | Определение и уравнения натяжения

    В физике тянущая сила обычно применяется с помощью веревки, звена, цепи или любого подобного одномерного непрерывного объекта, или к каждому концу стержня, части кронштейна или сопоставимого трехмерного изделия изображается как натяжение.


    Напряжение также можно изобразить как пару сил активность-реакция, действующих на каждом конце указанных компонентов. На атомном уровне обсуждения, когда частицы или атомы отталкиваются друг от друга и увеличивают потенциальную энергию при сохраняющейся восстанавливающей силе, восстанавливающая сила может создавать то, что другими словами называется напряжением.Каждый конец струны или стержня при таком натяжении может тянуть за предмет, к которому он прикреплен, с тем чтобы восстановить длину струны / стержня, которая была в исходном состоянии.


    В физике натяжение как передаваемая сила, как пара сил активность-реакция или как восстанавливающая сила может быть силой и имеет единицы силы, измеряемые в ньютонах (или иногда фунтах- сила). Затворы струны или другого предмета, передающего натяжение, будут прилагать силы к предметам, с которыми связана струна или шест, по направлению к струне в точке соединения.Эти силы из-за напряжения также называются «пассивными силами». Есть два фундаментальных потенциальных результата для структур элементов, удерживаемых цепочками: либо уровень ускорения равен нулю, и каркас по этим линиям находится в равновесии, либо есть ускорение, и, таким образом, в структуре доступна чистая сила.


    Натяжение струны является скалярной величиной (другими словами, неотрицательной). Струна или веревка обычно рассматриваются как одно измерение, имеющее длину, но безмассовое и нулевое поперечное сечение.Если в струне нет изгибов, как это может происходить с вибрациями или шкивами, в этот момент натяжение струны одинаково, что эквивалентно величине сил, связанных с окончанием струны. Согласно третьему закону Ньютона, эти же силы действуют на замыкание струны теми предметами, к которым прикреплены концы. В том случае, если струна изгибается, по крайней мере, вокруг одного шкива, она в любом случае будет иметь постоянное натяжение по всей своей длине в идеализированном случае, когда шкивы не имеют массы и не имеют трения.Вибрирующая струна колеблется с множеством частот, которые зависят от натяжения струны. Эти частоты можно получить из законов движения Ньютона. Каждая крошечная часть струны натягивается и натягивается соседними фрагментами с силой, эквивалентной натяжению струны в этой ситуации. Натяжение обычно обозначается как τ (x) , где «x» - это положение вдоль струны.


    В случае, если струна имеет дугу или кривизну, в этой точке два натяжения секции двумя ее соседями не прибавятся к нулю, и на эту часть струны будет действовать суммарное усилие. , вызывая ускорение.Эта результирующая сила является устанавливающей силой, и движение струны может включать поперечные волны, которые раскрывают ключевой условный ключ к гипотезе Штурма-Ловилля:


    Где, v (x) - сила, согласованная на единицу длины [содержание единицы на площадь ] - это собственные значения резонансов поперечного смещения с аранжировками, включающими различные звуки струнного инструмента.

    Напряжение в трех измерениях

    Напряжение, также используется, чтобы изобразить силы, прикладываемой к концу трехмерного материала, в соответствии, например, полюс или опорную часть.Такая планка удлиняется при растяжении. Мера растяжения и нагромождение, которые вызовут разочарование, полагаются на силу, приходящуюся на площадь поперечного сечения, а не только на силу, поэтому напряжение = осевая сила / зона поперечного сечения более полезны для целей проектирования, чем напряжение. Напряжение представляет собой сетку 3x3, называемую тензором, и компонент напряжения σ 11 , тензор представляет собой податливую силу на зону или силу растяжения на зону, обозначенную как отрицательное число для этого компонента, если стержень упаковывается, а не расширяется.


    Струны в современной физике

    Струнные элементы в релятивистских гипотезах, например, струны, используемые в нескольких моделях ассоциаций между кварками, или те, которые используются в гипотезе новейших струн, дополнительно имеют натяжение. Эти струны проверяются на предмет их реальности, и затем энергия обычно соответствует длине струны. Впоследствии натяжение таких струн не имеет меры расширения.


    Система в состоянии равновесия

    Каркас (или система) находится в состоянии равновесия, когда сумма всех приложенных к нему сил равна нулю.

    Например, предположим, что каркас (или система) состоит из объекта, который опускается вертикально с помощью струны с натяжением T с постоянной скоростью. Каркас имеет равномерную скорость и, следовательно, находится в равновесии, потому что натяжение струны, которая натягивает объект, равно силе веса, мг (где «m» - масса, а «g» - ускорение вызванный земной гравитацией), которая притягивает объект.




    Система под действием чистой силы

    Каркас имеет чистую силу, когда к нему прилагается неравная сила, в конце дня все силы не равны нулю. Ускорение и чистая сила надежно существуют вместе.


    Например, рассмотрим неотличимую каркас сверху, однако предположим, что в настоящее время элемент опускается с расширяющейся скоростью вниз (положительное ускорение), поэтому в каком-то месте каркаса существует чистая сила.В этой ситуации отрицательное ускорение показало бы, что | mg |> | T.


    В другой модели предположим, что два тела A и B, имеющие массы m 1 и m 2 , соответственно, связаны друг с другом нерастяжимой струной над шкивом без трения. На тело и его вес действуют две силы (w 1 = m 1 г [«м» - масса, «g - ускорение, вызванное гравитацией Земли]), тянущие вниз, и натяжение в подтягивании тетивы.Следовательно, чистая сила w 1 - T , поэтому m 1 a = m 1 g - T .


    Термины, которые имеют решающее значение по отношению к натяжению.

    Поверхностное натяжение - это наклон жидких поверхностей для сжатия в минимально возможную зону поверхности. Поверхностное натяжение позволяет таким насекомым, как водомерки и другим подобным насекомым, обычно более плотным, чем вода, плавать и скользить по поверхности воды.
    На границах раздела жидкость-воздух поверхностное натяжение возникает в результате более примечательного взаимодействия частиц жидкости друг с другом (из-за прикрепления), чем с атомами, заметными повсюду (из-за связи).Чистый удар - это внутренняя сила на его поверхности, которая заставляет жидкость двигаться, как если бы ее поверхность была закреплена расширенным гибким слоем. Вдоль этих линий поверхность подвергается растяжению из-за несбалансированных сил, что, скорее всего, является источником выражения «поверхностное натяжение». В результате умеренно высокого сцепления частиц воды друг с другом через сеть водородных связей вода имеет более высокое поверхностное натяжение (72,8 миллиньютон на метр при 20 ° C), чем большинство других жидкостей.Поверхностное натяжение - решающий фактор в чуде капиллярности. Поверхностное натяжение имеет компонент силы на единицу длины или энергии на единицу площади. Эти два значения сопоставимы, однако, когда речь идет об энергии на единицу площади, обычно используется термин поверхностная энергия, который становится все более широким термином, поскольку он также применяется к твердым телам. В физике поверхностное натяжение используется либо для поверхностного натяжения (напряжения), либо для поверхностной энергии.


    Прочность на растяжение: -


    Предел прочности при растяжении (UTS), который в уравнениях часто сокращается до прочности на растяжение (TS), Ftu или предела прочности, является пределом материала или конструкции, способного выдерживать нагрузки, которые имеющий тенденцию к удлинению вместо прочности на сжатие, который выдерживает нагрузки, имеющие тенденцию к уменьшению размера.Другими словами, прочность на растяжение противостоит растяжению (при растяжении друг от друга), а прочность на сжатие противостоит растяжению (при сдвиге). Чрезвычайная прочность на растяжение оценивается как максимальное напряжение, которое может выдержать материал при растяжении или растяжении перед разрушением. При исследовании солидарности материалов прочность на растяжение, прочность на сжатие и сдвиг может быть тщательно проанализирована независимо.


    Некоторые материалы ломаются очень сильно, без скручивания пластика, и это известно как слабое разочарование.Другие, которые становятся все более пластичными, в том числе большинство металлов, испытывают некоторое пластическое скручивание и потенциально образование шейки перед разрывом.
    UTS обычно находят путем проведения послушных испытаний и регистрации зависимости напряжения здания от напряжения. Самая поразительная цель напряжения-напряжения, называемая кривой, может быть связана с UTS. Это интенсивное свойство; соответственно, его оценка не зависит от объема тестового примера. Как бы то ни было, он зависит от различных переменных, например, от расположения образца, близости поверхностных деформаций, а также от температуры условий испытания и материала.
    Прочность на растяжение редко используется в структуре податливых людей, однако они необходимы для хрупких людей. Они подразделяются на основные материалы, например, компаунды, композитные материалы, производство фаянса, пластмассы и дерево.


    Предел прочности при растяжении можно охарактеризовать как для жидкостей, так и для твердых тел при определенных условиях. Например, когда дерево вытягивает воду от корней ко всем листьям посредством процесса, называемого транспирацией, часть воды тянется вверх сверху за счет объединения воды в ксилеме, и эта сила передается вниз по сегменту посредством его прочность на разрыв.Пневматическое напряжение, осмотический вес и слабое натяжение дополнительно оказывают небольшое влияние на способность дерева втягивать воду, однако этого самого по себе было бы достаточно, чтобы подтолкнуть сегмент воды к высоте менее десяти метров, и деревья могут развить намного выше (более 100 м).


    Предел прочности на разрыв характеризуется как напряжение, которое оценивается как сила на единицу площади. Для некоторых неоднородных материалов (или для собранных сегментов) это очень хорошо может быть учтено аналогичным образом, как сила или как сила на каждую единицу ширины.В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения является Паскаль (Па) (или его вариант, часто мегапаскали [МПа, используя приставку СИ мега] или, что эквивалентно паскалям, ньютонам на квадратный метр (Н / м²). )). Стандартная единица измерения в Соединенных Штатах - фунты на квадратный дюйм (фунт / дюйм² или фунт / кв. Дюйм) или килофунты на квадратный дюйм (тыс. Фунтов на квадратный дюйм или, в некоторых случаях, фунт на квадратный дюйм), что эквивалентно 1000 фунтов на квадратный дюйм; килограммы на квадратный дюйм обычно используются в одной стране (США) при оценке жесткости.

    ,

    Поверхностное натяжение и капиллярное действие

    ЧТО ТАКОЕ ПОВЕРХНОСТНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ?

    Поверхностное натяжение - это свойство жидкостей, возникает из-за несбалансированных молекулярных сил сцепления на или около поверхность. На границе раздела воздух - вода получается поверхностное натяжение от большего притяжения молекул воды друг к другу (из-за когезии), чем из-за молекул в воздухе (из-за адгезия).Чистый эффект - это внутренняя сила на его поверхности. что заставляет воду вести себя так, как если бы ее поверхность была покрыта с растянутой эластичной мембраной. Из-за относительно высокое притяжение молекул воды друг к другу, вода имеет высокое поверхностное натяжение.

    Поверхностное натяжение возникает из-за сильного взаимодействия между молекулами воды, называемыми водородом склеивание.Именно это сильное взаимодействие также проявляется в другом необычном свойстве воды, например, в ее высокой температуре кипения. точка.

    Поверхностное натяжение воды также проявляется как так называемый гидрофобный эффект. Гидрофобные молекулы имеют тенденцию быть неполярным и, таким образом, предпочитать другие нейтральные молекулы а неполярные растворители - «водоненавистники». Гидрофильный молекула или часть молекулы - это та, которая имеет тенденцию взаимодействовать или растворяться в воде и других полярных вещества - «водолюбивые» - См. также: Как мыло работает?

    силы сцепления между молекулами в жидкости разделяются со всеми соседними молекулами.Те на поверхность не имеют соседних молекул выше и, таким образом, демонстрируют более сильные силы притяжения на ближайших соседей на поверхности и под ней.

    Для молекулы в центре воды, все силы притяжения сбалансированы.

    Вкл. поверхность, молекулы имеют несбалансированную поверхность... жидкость пытается минимизировать площадь его поверхности. Вот почему вода образует каплю. серф-гонка пытается уменьшить площадь

    и внутри жидкость находится под давлением.

    изображение отредактировано с USGS.gov


    мениск - кривая на верхней поверхности жидкости близко к поверхности контейнера или другого предмета.Это вызвано поверхностным натяжением. Может быть как выпуклым или вогнутый, в зависимости от жидкости и поверхности.

    А показано слева - вогнутый мениск возникает, когда частицы жидкости притягиваются сильнее к контейнеру, чем друг к другу, в результате чего жидкость лазить по стенкам контейнера.Это происходит между г. вода и стакан.

    B справа - выпуклый мениск возникает, когда частицы в жидкости имеют более сильное притяжение к друг друга, чем материал контейнера. выпуклость мениски встречаются, например, между ртутью и стеклом в барометрах.

    Примечание: Связующее притяжение или когезионная сила - это действие или свойство сходных молекул слипаться, быть взаимно привлекательными.Сплоченность и адгезия (притяжение между непохожими молекулами) помогает объяснить такие явления, как мениск, поверхностное натяжение и капиллярность действие.

    изображение отредактировано из Википедии «Читая мениск» (Jleedev).

    Примеры действия поверхностного натяжения включают: последующий:

    - образование капель жидкости,
    - способность иглы плавать по воде,
    - почему пузырьки круглые
    - мыло используется для разрушения напряжения воды.

    Поверхностное натяжение имеет размерность силы на единицу длины или энергии на единицу площади. Эти два эквивалента, но говоря об энергии на единицу площади, люди используют термин поверхностная энергия - это более общий термин в в том смысле, что это применимо также к твердым телам, а не только к жидкостям.

    Поверхностное натяжение, обычно представляемое символ γ, измеряется в силе на единицу длины.это Единица СИ - ньютон на метр.

    По энергии: поверхностное натяжение - гамма - жидкости - это отношение изменения энергии жидкости к изменению площади поверхности жидкости (что привело к изменению энергии).

    для вывода формулы см .: wikipedia поверхностное натяжение

    Это произведение W можно интерпретировать как хранимое так как потенциальная энергия.Таким образом, можно также измерить поверхностное натяжение в системе СИ в джоулях на квадратный метр. Поскольку механический системы пытаются найти состояние минимальной потенциальной энергии, свободная капля жидкой воды попытается принять сферическую форму. форма, имеющая минимальную площадь поверхности для данного объема.

    ЧТО ТАКОЕ КАПИЛЛЯРНОЕ ДЕЙСТВИЕ ?

    TRY ЭТО: НАПОЛНИТЕ СТЕКЛО РАЗБАВЛЕННЫМ ВИНОГРАДНЫМ СОКОМ, КАК ПОКАЗАНО НИЖЕ.СЛОЖИТЕ БУМАЖНОЕ ПОЛОТЕНЦЕ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЯ ДВУХ ОЧКОВ ... СОБЛЮДАЙТЕ ЧТО ПРОИСХОДИТ В ТЕЧЕНИЕ НЕСКОЛЬКИХ ЧАСОВ ...

    ПОСЛЕ 20 МИНУТ - ВОДА ПО БУМАЖНОМУ ПОЛОТЕНЦУ

    ПОСЛЕ 2 ЧАСА - ВО ВТОРОЕ СТЕКЛО ПЕРЕМЕСТИЛАСЬ БОЛЬШЕ ВОДЫ

    ПОСЛЕ 4 ЧАСА - ПЕРЕМЕЩЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПИГМЕНТОВ

    Капилляр действие происходит потому, что молекулы воды прочно связывают друг друга из-за сил когезии и адгезии, где молекулы воды привлекаются и прилипают к другим веществам, таким как стекло или бумага.Прилипание воды к поверхности материала будет вызвать восходящую силу на жидкость. Поверхностное натяжение действует чтобы поверхность оставалась нетронутой. Капиллярное действие возникает, когда адгезия к поверхностному материалу сильнее, чем когезионная силы между молекулами воды. Высота, на которую капиллярное действие воды ограничено поверхностным натяжением и гравитация.

    Уведомление на фотографиях выше влияние гравитации на капилляр действие. Вода, будучи полярной молекулой и имеет малую массу, легко перемещается вверх по бумаге. Разбавленный виноградный сок содержит несколько неполярных красные пигменты, которые плохо растворяются в воде и не мигрируют с растворителем.

    Если взять небольшую капиллярную трубку, то вставки он в воде, и в трубке нет вакуума, как в барометре но вверху открыт, вода начнет подниматься.Вода хочет прилипать к стеклу и поверхностное натяжение толкнет воду вверх, пока сила тяжести не помешает дальнейшему подъему.

    Капиллярность является результатом сцепления молекул воды и адгезии этих молекул в твердый материал. В случае стеклянной трубки, вставленной в воду с отверстиями на обоих заканчивается, так как края трубки сближаются, например, в очень узкой трубке, жидкость будет вытягиваться вверх по трубке.Чем более узкая трубка, тем больше подъем жидкости. Повышенное поверхностное натяжение и повышенное соотношение адгезии к сцеплению также приводит в большем подъеме.

    С для воды в трубке все значения постоянны, кроме r, радиус, высота подъема зависит исключительно от радиус трубки.

    Капиллярный действие обусловлено давлением сцепления и сцепления которые заставляют жидкость работать против силы тяжести.

    Капилляр действие (иногда капиллярность, капиллярность, или впитывание) - это способность жидкости течь в узких пространствах без помощи и против внешних сил как гравитация.

    КАПИЛЛЯРНЫЙ АКЦИЯ НА РАСТЕНИЯХ

    Растение слева не поливали 2 дня и позволяют увядать.

    ВИДЕО КАПИЛЛЯРА АКЦИЯ НА РАСТЕНИЯХ

    Интервальная фотосъемка была сделана в течение Через 2 часа после полива растение медленно всходит вернуться к жизни...демонстрирует капиллярное действие

    ---- Нажмите на изображение ----

    Капиллярное действие - это то, что вытягивает воду из почвы обратно к листьям.

    Капилляр действие - это процесс, который растения используют для извлечения воды и минеральных веществ. вверх с земли.Это движение жидкости по поверхность твердого тела, вызванная притяжением молекул жидкости к молекулам твердого тела. Молекулы воды (жидкости) притягиваются к молекулам внутри стебель похож на капиллярное действие воды в стеклянной трубке.

    В процесс вовлечены три силы капиллярного действия у растений.

    1) Адгезия, процесс притяжения двух разнородные молекулы.Для растений адгезия позволяет вода, чтобы прилипать к органическим тканям растений.

    2) Сплоченность удерживает вместе похожие молекулы. Для растений сцепление удерживает молекулы воды вместе.

    3) Поверхность напряжение - это свойство жидкостей, возникающее из-за несбалансированного молекулярные силы сцепления на поверхности или вблизи нее.


    ,

    Основы СИ: базовые и производные единицы

    Для простота понимания и удобство, даны 22 производные единицы СИ специальные имена и символы, как показано в таблице 3. Мощность Заряд электроэнергии

    Таблица 3. Производные единицы СИ со специальными названиями и обозначениями

    Производная единица СИ
    Полученное количество Имя Символ Выражение
    через
    другие единицы СИ
    Выражение
    через
    базовых единиц СИ
    плоский угол радиан (а) рад м · м -1 = 1 (б)
    телесный угол стерадиан (а) ср (в) м 2 · м -2 = 1 (б)
    частота герц Гц с -1
    сила ньютон N м · кг · с -2
    давление, напряжение паскаль Па Н / м 2 м -1 · кг · с -2
    энергия, работа, количество тепла джоуль Дж Н · м м 2 · кг · с -2
    , лучистый поток ватт Вт Дж / с м 2 · кг · с -3
    , количество электроэнергии кулон С с · A
    разность электрических потенциалов,
    электродвижущая сила
    вольт В Вт / А м 2 · кг · с -3 · A -1
    емкость фарад F С / В м -2 · кг -1 · с 4 · A 2
    электрическое сопротивление Ом Omega В / А м 2 · кг · с -3 · A -2
    Электрическая проводимость siemens S A / V м -2 · кг -1 · с 3 · A 2
    магнитный поток Вебер Вб В · с м 2 · кг · с -2 · A -1
    Плотность магнитного потока тесла т Вт / м 2 кг · с -2 · A -1
    индуктивность генри H Вт / А м 2 · кг · с -2 · A -2
    Температура Цельсия градусов Цельсия ° С К
    Световой поток люмен лм кд · SR (в) м 2 · м -2 · cd = cd
    освещенность люкс лк лм / м 2 м 2 · м -4 · cd = m -2 · cd
    активность (радионуклида) беккерель Бк с -1
    Поглощенная доза, удельная энергия (переданная), керма серый Гр Дж / кг м 2 · с -2
    Эквивалент дозы (г) зиверт Св Дж / кг м 2 · с -2
    Каталитическая активность катал кат с -1 · моль
    (а) Радиан и стерадиан можно выгодно использовать в выражениях для производных единиц, чтобы различать количества различной природы, но того же размера; некоторые примеры приведены в таблице 4.
    (b) На практике символы rad и sr используются там, где уместно, но производная единица "1" обычно опускается.
    (c) В фотометрии название единицы стерадиан и единица измерения символ sr обычно сохраняется в выражениях для производных единиц.
    (d) Прочие величины, выраженные в зивертах, относятся к окружающей среде. эквивалент дозы, эквивалент направленной дозы, эквивалент индивидуальной дозы, и органная эквивалентная доза.

      Примечание о градусах Цельсия. Производная единица в таблице 3 со специальным названием градус Цельсия и специальный символ ° C заслуживает комментария. Из-за температуры когда раньше определялись масштабы, остается обычной практикой выражать термодинамические температура, условное обозначение T , в части отличия от эталонной температура T 0 = 273.15 К, ледяная точка. Эта температура разница называется температурой по Цельсию, символом t , и составляет определяется количественным уравнением

      т = т - т 0 .

      Единица измерения температуры по Цельсию - градус Цельсия, символ ° C. числовое значение температуры Цельсия t , выраженное в градусах Цельсия соответствует

      t / ° C = T / K - 273.15.

      Из определения t следует, что градус Цельсия равен по величине до кельвина, что, в свою очередь, означает, что числовой значение заданной разницы температур или температурного интервала, значение выражается в единицах градуса Цельсия (° C) равно числовое значение той же разницы или интервала, когда его значение выражается в единицах кельвина (К). Таким образом, перепады температур или температура интервалы могут быть выражены либо в градусах Цельсия, либо в кельвинах. используя то же числовое значение.Например, температура по Цельсию разница Delta т и термодинамический перепад температур Delta T между температурой плавления галлия и тройной точкой воды может можно записать как Delta t = 29,7546 ° C = Delta T = 29,7546 К.

    Специальные наименования и символы 22 производных единиц СИ со специальными наименованиями и символами данные в Таблице 3 могут быть включены в названия и символы другие производные единицы СИ, как показано в таблице 4.

    кельвина Экспозиция

    Таблица 4. Примеры производных единиц СИ, названия и обозначения которых включать производные единицы СИ со специальными названиями и символами

    Производная единица СИ
    Полученное количество Имя Символ
    Вязкость динамическая паскаль-секунда Па · с
    момент силы Ньютон-метр Н · м
    поверхностное натяжение ньютон на метр Н / м
    угловая скорость радиан в секунду рад / с
    угловое ускорение радиан на секунду в квадрате рад / с 2
    Плотность теплового потока, энергетическая освещенность Вт на квадратный метр Вт / м 2
    теплоемкость, энтропия джоуль на кельвин Дж / К
    удельная теплоемкость, удельная энтропия джоуль на килограмм Дж / (кг · К)
    удельная энергия джоуль на килограмм Дж / кг
    теплопроводность ватт на метр кельвина Вт / (м · К)
    плотность энергии джоуль на кубический метр Дж / м 3
    Напряженность электрического поля вольт на метр В / м
    Плотность электрического заряда кулонов на кубический метр С / м 3
    Плотность электрического потока кулонов на квадратный метр С / м 2
    диэлектрическая проницаемость фарад на метр Ф / м
    проницаемость генри на метр Г / м
    молярная энергия джоуль на моль Дж / моль
    мольная энтропия, мольная теплоемкость джоуль на моль кельвина Дж / (моль · К)
    (x и gamma лучи) кулонов на килограмм C / кг
    Мощность поглощенной дозы серого в секунду Гр / с
    интенсивность излучения Вт на стерадиан Вт / ср
    сияние Вт на квадратный метр стерадиан Вт / (м 2 · ср)
    каталитическая (активная) концентрация катал на кубический метр кат / м 3

    Продолжить до префиксов SI

    .

Оставить комментарий

avatar
  Подписаться  
Уведомление о