மின்சார புலத்தின் பண்புகள்

கட்டுரை மின்சார புலத்தின் முக்கிய பண்புகளை விவரிக்கிறது: ஆற்றல், மின்னழுத்தம் மற்றும் தீவிரம்.

மின்சார புலம் என்றால் என்ன

மின்சார புலத்தை உருவாக்க, மின் கட்டணத்தை உருவாக்குவது அவசியம். கட்டணங்களைச் சுற்றியுள்ள இடத்தின் பண்புகள் (சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடல்கள்) கட்டணங்கள் இல்லாத இடத்தின் பண்புகளிலிருந்து வேறுபடுகின்றன. அதே நேரத்தில், விண்வெளியின் பண்புகள், அதில் ஒரு மின்சார கட்டணம் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டால், உடனடியாக மாறாது: மாற்றம் கட்டணத்திலிருந்து தொடங்குகிறது மற்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட வேகத்தில் விண்வெளியில் ஒரு புள்ளியில் இருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு பரவுகிறது.

கட்டணம் கொண்ட ஒரு இடத்தில், அந்த இடத்தில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட மற்ற கட்டணங்களில் செயல்படும் இயந்திர சக்திகள் வெளிப்படுத்தப்படுகின்றன. இந்த சக்திகள் ஒரு சார்ஜ் மற்றொரு மீது நேரடி நடவடிக்கை விளைவாக இல்லை, ஆனால் ஒரு தரமான மாற்றப்பட்ட ஊடகம் மூலம் நடவடிக்கை.

மின்சார கட்டணங்களைச் சுற்றியுள்ள இடம், அதில் அறிமுகப்படுத்தப்பட்ட மின்சார கட்டணங்களில் செயல்படும் சக்திகள் வெளிப்படுத்தப்படுகின்றன, இது மின்சார புலம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

ஒரு மின்சார புலத்தில் உள்ள மின்னூட்டமானது புலத்தின் பக்கத்திலிருந்து அதன் மீது செயல்படும் விசையின் திசையில் நகரும்.மின்சார புலத்தின் வலிமையை சமநிலைப்படுத்தும் கட்டணத்தில் சில வெளிப்புற (வெளிப்புற) சக்தி பயன்படுத்தப்படும்போது மட்டுமே அத்தகைய கட்டணத்தின் மீதமுள்ள நிலை சாத்தியமாகும்.

வெளிப்புற விசைக்கும் புல வலிமைக்கும் இடையிலான சமநிலை சீர்குலைந்தவுடன், கட்டணம் மீண்டும் நகரத் தொடங்குகிறது. அதன் இயக்கத்தின் திசை எப்போதும் அதிக சக்தியின் திசையுடன் ஒத்துப்போகிறது.

தெளிவுக்காக, மின்சார புலம் பொதுவாக மின்சார புலக் கோடுகளால் குறிக்கப்படுகிறது. இந்த கோடுகள் மின்சார புலத்தில் செயல்படும் சக்திகளின் திசையுடன் ஒத்துப்போகின்றன. அதே நேரத்தில், கோடுகளுக்கு செங்குத்தாக நிறுவப்பட்ட ஒவ்வொரு 1 செமீ 2 பகுதிக்கும் அவற்றின் எண்ணிக்கை, தொடர்புடைய புள்ளியில் உள்ள புலத்தின் வலிமைக்கு விகிதாசாரமாக இருக்கும் வகையில் பல கோடுகளை வரைய ஒப்புக் கொள்ளப்பட்டது.

புலத்தின் திசையானது பொதுவாக கொடுக்கப்பட்ட புலத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ள நேர்மறை மின்னூட்டத்தில் செயல்படும் புல வலிமையின் திசையாக எடுத்துக்கொள்ளப்படுகிறது. நேர்மறைக் கட்டணங்கள் நேர்மறைக் கட்டணங்களால் விரட்டப்பட்டு எதிர்மறைக் கட்டணங்களுக்கு ஈர்க்கப்படுகின்றன. எனவே, புலம் நேர்மறையிலிருந்து எதிர்மறையான கட்டணங்களுக்கு இயக்கப்படுகிறது.

விசையின் கோடுகளின் திசை அம்புகளால் வரைபடங்களில் குறிக்கப்படுகிறது. ஒரு மின்சார புலத்தின் விசையின் கோடுகளுக்கு ஒரு தொடக்கமும் முடிவும் உள்ளது, அதாவது அவை தானாக மூடப்படவில்லை என்பதை அறிவியல் நிரூபித்துள்ளது. புலத்தின் அனுமான திசையின் அடிப்படையில், விசையின் கோடுகள் நேர்மறை கட்டணங்களுடன் (நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட உடல்கள்) தொடங்கி எதிர்மறையானவற்றுடன் முடிவடைவதைக் காண்கிறோம்.

அரிசி. 1. விசைக் கோடுகளைப் பயன்படுத்தி ஒரு மின்சார புலத்தின் உருவத்தின் எடுத்துக்காட்டுகள்: a — ஒற்றை நேர்மறை மின்னூட்டம் கொண்ட ஒரு மின்சார புலம், b — ஒற்றை எதிர்மறை மின்னூட்டம் கொண்ட ஒரு மின்சார புலம், c — இரண்டு எதிர் மின்னூட்டங்கள் கொண்ட மின் புலம், d — a இரண்டு போன்ற மின்னூட்டங்கள் கொண்ட மின்சார புலம்

அத்திப்பழத்தில்.விசையின் கோடுகளைப் பயன்படுத்தி சித்தரிக்கப்பட்ட மின்சார புலத்தின் எடுத்துக்காட்டுகளை 1 காட்டுகிறது. மின்சார புலக் கோடுகள் ஒரு புலத்தை வரைபடமாகக் குறிக்கும் ஒரு வழி மட்டுமே என்பதை நினைவில் கொள்ள வேண்டும். இங்கே சக்திக் கருத்துக் கோட்டிற்கு பெரிய பொருள் எதுவும் இல்லை.

கூலம்பின் சட்டம்

இரண்டு கட்டணங்களுக்கிடையிலான தொடர்புகளின் வலிமையானது கட்டணங்களின் அளவு மற்றும் பரஸ்பர ஏற்பாடு மற்றும் அவற்றின் சூழலின் இயற்பியல் பண்புகளைப் பொறுத்தது.

இரண்டு மின்மயமாக்கப்பட்ட இயற்பியல் உடல்களுக்கு, உடல்களுக்கு இடையிலான தூரத்துடன் ஒப்பிடும்போது அவற்றின் பரிமாணங்கள் முக்கியமற்றவை, தொடர்புகளின் சிகிச்சைமுறை கணித ரீதியாக பின்வருமாறு தீர்மானிக்கப்படுகிறது:

F என்பது நியூட்டன்களில் (N), k - மீட்டர்களில் (m), Q1 மற்றும் Q2 இல் உள்ள கட்டணங்களுக்கு இடையிலான தூரம் - கூலம்ப்களில் (k) மின் கட்டணங்களின் அளவு (k), k என்பது விகிதாசார குணகம், இதன் மதிப்பு கட்டணத்தைச் சுற்றியுள்ள ஊடகத்தின் பண்புகளைப் பொறுத்தது.

மேலே உள்ள சூத்திரம் இவ்வாறு கூறுகிறது: இரண்டு புள்ளிக் கட்டணங்களுக்கிடையேயான தொடர்பு விசையானது இந்தக் கட்டணங்களின் அளவுகளின் பெருக்கத்திற்கு நேர் விகிதாசாரமாகவும் அவற்றுக்கிடையேயான தூரத்தின் வர்க்கத்திற்கு நேர்மாறான விகிதாச்சாரமாகவும் இருக்கும் (கூலம்பின் விதி).

விகிதாசார காரணி k ஐ தீர்மானிக்க, k = 1 /(4πεεО) என்ற வெளிப்பாட்டைப் பயன்படுத்தவும்.

மின்சார புலம் சாத்தியம்

சார்ஜில் செயல்படும் புலம் விசைகள் எந்த வெளிப்புற சக்திகளாலும் சமப்படுத்தப்படாவிட்டால், ஒரு மின்சார புலம் எப்போதும் மின்னூட்டத்திற்கு இயக்கத்தை அளிக்கிறது. மின்சார புலம் சாத்தியமான ஆற்றல், அதாவது வேலை செய்யும் திறன் கொண்டது என்பதை இது குறிக்கிறது.

விண்வெளியில் ஒரு புள்ளியில் இருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு கட்டணத்தை நகர்த்துவதன் மூலம், மின்சார புலம் வேலை செய்கிறது, இதன் விளைவாக புலத்திற்கு ஆற்றல் வழங்கல் குறைகிறது.புல சக்திகளுக்கு எதிரே செயல்படும் சில வெளிப்புற சக்தியின் செயல்பாட்டின் கீழ் ஒரு மின்சார புலத்தில் ஒரு கட்டணம் நகர்ந்தால், வேலை மின்சார புல சக்திகளால் அல்ல, ஆனால் வெளிப்புற சக்திகளால் செய்யப்படுகிறது. இந்த வழக்கில், புலத்தின் சாத்தியமான ஆற்றல் மட்டும் குறையாது, மாறாக, அதிகரிக்கிறது.

மின்புலத்தில் மின்னூட்டத்தை நகர்த்தும் வெளிப்புற விசையால் செய்யப்படும் வேலை, அந்த இயக்கத்தை எதிர்க்கும் புல சக்திகளின் அளவிற்கு விகிதாசாரமாகும். வெளிப்புற சக்திகளால் இந்த வழக்கில் செய்யப்படும் வேலை முற்றிலும் புலத்தின் சாத்தியமான ஆற்றலை அதிகரிப்பதற்காக செலவிடப்படுகிறது. புலத்தை அதன் சாத்தியமான ஆற்றலின் பக்கத்திலிருந்து வகைப்படுத்த, மின்சார புல ஆற்றல் எனப்படும் அளவு அழைக்கப்படுகிறது.

இந்த அளவின் சாராம்சம் பின்வருமாறு. பாசிட்டிவ் சார்ஜ் என்பது பரிசீலனையில் உள்ள மின்சார புலத்திற்கு வெளியே இருப்பதாக வைத்துக் கொள்வோம். கொடுக்கப்பட்ட கட்டணத்தில் புலம் நடைமுறையில் எந்த விளைவையும் ஏற்படுத்தாது என்பதே இதன் பொருள். ஒரு வெளிப்புற விசை இந்த மின்னூட்டத்தை மின்சார புலத்தில் அறிமுகப்படுத்தி, புல சக்திகளால் செலுத்தப்படும் இயக்கத்திற்கு எதிர்ப்பைக் கடந்து, புலத்தில் கொடுக்கப்பட்ட புள்ளிக்கு கட்டணத்தை நகர்த்தவும். விசையால் செய்யப்படும் வேலை, அதனால் புலத்தின் சாத்தியமான ஆற்றல் அதிகரித்த அளவு, புலத்தின் பண்புகளைப் பொறுத்தது. எனவே, இந்த வேலை கொடுக்கப்பட்ட மின்சார புலத்தின் ஆற்றலை வகைப்படுத்தலாம்.

புலத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் வைக்கப்படும் நேர்மறை மின்னூட்டத்தின் அலகுடன் தொடர்புடைய மின்சார புல ஆற்றல் ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் புல ஆற்றல் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

சாத்தியக்கூறு φ என்ற எழுத்தால் குறிக்கப்பட்டால், q என்ற எழுத்தின் கட்டணம் மற்றும் W ஆல் கட்டணத்தை நகர்த்துவதற்கு செலவழிக்கப்பட்ட வேலை, பின்னர் கொடுக்கப்பட்ட புள்ளியில் புலம் திறன் φ = W / q சூத்திரத்தால் வெளிப்படுத்தப்படும்.

ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் உள்ள மின்புல சாத்தியம், ஒரு அலகு நேர்மறை மின்னூட்டமானது புலத்திலிருந்து ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியை நோக்கி நகரும் போது வெளிப்புற சக்தியால் செய்யப்படும் வேலைக்கு எண்ணியல் ரீதியாக சமமாக இருக்கும். புல ஆற்றல் வோல்ட்டுகளில் (V) அளவிடப்படுகிறது. புலத்திற்கு வெளியே ஒரு கூலம்ப் மின்சாரத்தை ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளிக்கு மாற்றும்போது, ​​வெளிப்புற சக்திகள் ஒரு ஜூலுக்கு சமமான வேலையைச் செய்திருந்தால், புலத்தில் கொடுக்கப்பட்ட புள்ளியில் உள்ள திறன் ஒரு வோல்ட்டுக்கு சமம்: 1 வோல்ட் = 1 ஜூல் / 1 கூலம்ப்

மின்சார புல வலிமை

எந்தவொரு மின்சார புலத்திலும், நேர்மறை கட்டணங்கள் அதிக திறன் கொண்ட புள்ளிகளிலிருந்து குறைந்த திறன் கொண்ட புள்ளிகளுக்கு நகர்கின்றன. மாறாக, எதிர்மறை கட்டணங்கள் குறைந்த ஆற்றல் புள்ளிகளிலிருந்து அதிக திறன் கொண்ட புள்ளிகளுக்கு நகரும். இரண்டு சந்தர்ப்பங்களிலும், மின்சார புலத்தின் சாத்தியமான ஆற்றலின் இழப்பில் வேலை செய்யப்படுகிறது.

இந்த வேலையை நாம் அறிந்தால், அதாவது, நேர்மறை மின்னூட்டம் q புலத்தின் புள்ளி 1 இலிருந்து புள்ளி 2 க்கு நகரும் போது புலத்தின் சாத்தியமான ஆற்றல் குறைந்துள்ளது, பின்னர் இந்த புள்ளிகளுக்கு இடையே உள்ள மின்னழுத்தத்தைக் கண்டறிவது எளிது. புலம் U1,2:

U1,2 = A / q,

இதில் A என்பது புலப் படைகளால் செய்யப்படும் வேலையாகும் மற்றொரு துறையில்.

புலத்தின் இரண்டு புள்ளிகளுக்கு இடையே உள்ள மின்னழுத்தம் மற்றும் அதே புள்ளிகளுக்கு இடையிலான சாத்தியமான வேறுபாடு ஒரே இயற்பியல் அலகைக் குறிக்கிறது... எனவே, மின்னழுத்தம் மற்றும் சாத்தியமான வேறுபாடு ஆகியவை ஒரே மாதிரியானவை. மின்னழுத்தம் வோல்ட் (V) இல் அளவிடப்படுகிறது.

இரண்டு புள்ளிகளுக்கு இடையே உள்ள மின்னழுத்தம் ஒரு வோல்ட்டுக்கு சமம் என்றால், ஒரு கூலம்ப் மின்சாரத்தை புலத்தின் ஒரு புள்ளியிலிருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு மாற்றும்போது, ​​புலப் படைகள் ஒரு ஜூலுக்குச் சமமாக வேலை செய்தால்: 1 வோல்ட் = 1 ஜூல் / 1 கூலம்

மின்சார புல வலிமை

இந்த புலத்தில் வைக்கப்பட்டுள்ள மற்றொரு மின்னூட்டத்தில் செயல்படும் கொடுக்கப்பட்ட மின்னூட்டத்தின் மின்சார புல வலிமையானது புலத்தின் எல்லாப் புள்ளிகளிலும் ஒரே மாதிரியாக இருக்காது என்பது கூலொம்பின் சட்டத்திலிருந்து பின்பற்றப்படுகிறது. எந்த புள்ளியிலும் உள்ள மின்சார புலம் ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் வைக்கப்படும் ஒரு யூனிட் நேர்மறை மின்னூட்டத்தில் செயல்படும் சக்தியின் அளவைக் கொண்டு வகைப்படுத்தலாம்.

இந்த மதிப்பை அறிந்து, ஒவ்வொரு சார்ஜ் Q யிலும் செயல்படும் F விசையைத் தீர்மானிக்கலாம். நீங்கள் F = Q x E என்று எழுதலாம், இதில் F என்பது மின்புலத்தின் மூலம் புலத்தில் ஒரு புள்ளியில் வைக்கப்படும் மின்னேற்ற Q மீது செயல்படும் விசை, E புலத்தில் அதே புள்ளியில் வைக்கப்படும் அலகு நேர்மறை மின்னூட்டத்தில் செயல்படும் விசை. புலத்தில் கொடுக்கப்பட்ட புள்ளியில் ஒரு யூனிட் பாசிட்டிவ் சார்ஜ் அனுபவிக்கும் விசைக்கு எண்ணியல் ரீதியாக சமமான E அளவு மின் புல வலிமை எனப்படும்.