Էլեկտրաստատիկ դաշտի ուժային գծեր. Էլեկտրական դաշտի գծեր

Դաշտի տեսողական գրաֆիկական ներկայացման համար հարմար է օգտագործել ուժային գծեր՝ ուղղված գծեր, որոնց շոշափումները յուրաքանչյուր կետում համընկնում են էլեկտրական դաշտի ուժգնության վեկտորի ուղղության հետ (նկ. 233):

Բրինձ. 233
Ըստ սահմանման էլեկտրական դաշտի ուժի գծերն ունեն շարք ընդհանուր հատկություններ(համեմատեք հեղուկի հոսքագծերի հատկությունների հետ).
 1. ուժային գծերչեն հատվում (հակառակ դեպքում, հատման կետում կարող են կառուցվել երկու շոշափողներ, այսինքն՝ մի կետում դաշտի ուժգնությունը երկու արժեք ունի, ինչը անհեթեթ է):
2. Ուժի գծերը ոլորումներ չունեն (կռկման կետում, կրկին, կարող եք կառուցել երկու շոշափող):
3. Էլեկտրաստատիկ դաշտի ուժային գծերը սկսվում և ավարտվում են լիցքերի վրա։
Քանի որ դաշտի ուժը որոշվում է յուրաքանչյուր տարածական կետում, ապա ուժի գիծը կարող է գծվել ցանկացած տարածական կետի միջով: Ուստի ուժի գծերի թիվը անսահման մեծ է։ Դաշտը պատկերելու համար օգտագործվող տողերի քանակը ամենից հաճախ որոշվում է ֆիզիկոս-արվեստագետի գեղարվեստական ​​ճաշակով։ Որոշ ուսումնական նյութերԽորհուրդ է տրվում դաշտային գծերի պատկերը կառուցել այնպես, որ դրանց խտությունն ավելի մեծ լինի այնտեղ, որտեղ դաշտի ուժգնությունն ավելի մեծ է: Այս պահանջը խիստ չէ և միշտ չէ, որ իրագործելի է, ուստի ուժի գծերը գծվում են՝ բավարարելով ձևակերպված հատկությունները 1 − 3 .
Շատ հեշտ է գծել կետային լիցքով ստեղծված դաշտի ուժի գծերը։ Այս դեպքում ուժի գծերը լիցքավորման տեղակայման կետում առաջացող (դրականի համար) կամ մուտք գործող (բացասականի դեպքում) ուղիղ գծերի ամբողջություն են (նկ. 234):

բրինձ. 234
Կետային լիցքերի դաշտերի ուժային գծերի նման ընտանիքները ցույց են տալիս, որ լիցքերը դաշտի աղբյուրներն են՝ հեղուկի արագության դաշտի աղբյուրների և խորտակումների անալոգիայով: Մենք ավելի ուշ կապացուցենք, որ ուժային գծերը չեն կարող սկսվել կամ ավարտվել այն կետերում, որտեղ մեղադրանքներ չկան:
Իրական դաշտերի դաշտային գծերի պատկերը կարող է վերարտադրվել փորձարարական եղանակով:
Մի փոքր շերտ լցնել ցածր տարայի մեջ հնդյուղև մեջը լցնել ձավարի մի փոքր բաժին։ Եթե ​​ձավարեղենի հետ ձեթը տեղադրվում է էլեկտրաստատիկ դաշտում, ապա ձավարձի հատիկները (նրանք ունեն մի փոքր երկարավուն ձև) պտտվում են էլեկտրական դաշտի ուժգնության ուղղությամբ և շարվում մոտավորապես ուժի գծերի երկայնքով, մի քանի տասնյակ վայրկյան հետո. գավաթում հայտնվում է էլեկտրական դաշտի ուժի գծերի նկարը: Այս «նկարներից» մի քանիսը ներկայացված են լուսանկարներով։
Հնարավոր է նաև տեսական հաշվարկ և ուժագծերի կառուցում։ Ճիշտ է, այս հաշվարկները պահանջում են հսկայական թվով հաշվարկներ, ուստի դա իրատեսական է (և առանց հատուկ աշխատանք) իրականացվում են համակարգչի միջոցով, ամենից հաճախ նման կոնստրուկցիաները կատարվում են որոշակի հարթությունում։
Դաշտային գծերի օրինաչափությունը հաշվարկելու ալգորիթմներ մշակելիս բախվում են մի շարք խնդիրներ, որոնք պետք է լուծվեն։ Առաջին նման խնդիրը դաշտի վեկտորի հաշվարկն է։ Լիցքի տրված բաշխմամբ ստեղծված էլեկտրաստատիկ դաշտերի դեպքում այս խնդիրը լուծվում է Կուլոնի օրենքի և սուպերպոզիցիայի սկզբունքի միջոցով։ Երկրորդ խնդիրը առանձին գիծ կառուցելու մեթոդն է։ Այս խնդիրը լուծող ամենապարզ ալգորիթմի գաղափարը միանգամայն ակնհայտ է։ Փոքր տարածքում յուրաքանչյուր տող գործնականում համընկնում է իր շոշափողի հետ, այնպես որ դուք պետք է կառուցեք շատ հատվածներ, որոնք շոշափում են ուժի գծերը, այսինքն ՝ փոքր երկարության հատվածներ: լ, որի ուղղությունը համընկնում է տվյալ կետում դաշտի ուղղության հետ։ Դա անելու համար անհրաժեշտ է, առաջին հերթին, հաշվարկել ինտենսիվության վեկտորի բաղադրիչները տրված կետ E x, Ե յև այս վեկտորի մոդուլը E = √(E x 2 + E y 2). Այնուհետև կարող եք կառուցել փոքր երկարությամբ հատված, որի ուղղությունը համընկնում է դաշտի ուժգնության վեկտորի ուղղության հետ: դրա կանխատեսումները կոորդինատային առանցքների վրա հաշվարկվում են բանաձևերով, որոնք հետևում են Նկ. 235:

բրինձ. 235

Այնուհետև պետք է կրկնել ընթացակարգը՝ սկսած կառուցված հատվածի վերջից։ Իհարկե, նման ալգորիթմ իրականացնելիս կան այլ խնդիրներ, որոնք ավելի շատ տեխնիկական բնույթ են կրում։
Նկար 236-ում ներկայացված են երկու կետային լիցքերով ստեղծված դաշտերի ուժի գծերը:


բրինձ. 236
Լիցքերի նշանները նշված են նկարներում ա) և բ) լիցքերը մոդուլով նույնն են, նկ. գ), դ) տարբեր են. դրանցից որն ենք առաջարկում ավելի ինքնուրույն որոշել: Յուրաքանչյուր դեպքում ինքներդ որոշեք նաև ուժի գծերի ուղղությունները։
Հետաքրքիր է նշել, որ Մ.Ֆարադեյը էլեկտրական դաշտի ուժային գծերը համարում էր էլեկտրական լիցքերը փոխկապակցող իրական առաձգական խողովակներ, նման պատկերները շատ օգնեցին նրան կանխատեսել և բացատրել բազմաթիվ ֆիզիկական երևույթներ։
Համաձայնեք, որ մեծ Մ.Ֆարադեյը ճիշտ էր. եթե մտովի փոխարինեք գծերը առաձգական ռետիններով, ապա փոխազդեցության բնույթը շատ պարզ է:

Օստրոգրադսկի-Գաուսի թեորեմը, որը մենք կփաստենք և կքննարկենք ավելի ուշ, կապ է հաստատում միջև էլեկտրական լիցքերև էլեկտրական դաշտ։ Դա Կուլոնի օրենքի ավելի ընդհանուր և էլեգանտ ձևակերպումն է։

Սկզբունքորեն, տվյալ լիցքի բաշխմամբ ստեղծված էլեկտրաստատիկ դաշտի ուժը միշտ կարելի է հաշվարկել՝ օգտագործելով Կուլոնի օրենքը։ Ընդհանուր էլեկտրական դաշտը ցանկացած կետում բոլոր մեղադրանքների վեկտորային գումարն է (ինտեգրալ), այսինքն.

Այնուամենայնիվ, բացառությամբ ամենաշատի պարզ դեպքեր, չափազանց դժվար է հաշվարկել այս գումարը կամ ինտեգրալը։

Այստեղ օգնության է հասնում Օստրոգրադսկի-Գաուսի թեորեմը, որի օգնությամբ շատ ավելի հեշտ է հաշվարկել էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը, որը առաջանում է լիցքի տրված բաշխմամբ։

Օստրոգրադսկի-Գաուսի թեորեմի հիմնական արժեքն այն է, որ թույլ է տալիս էլեկտրաստատիկ դաշտի բնույթի ավելի խորը ըմբռնում և հաստատումավելի ընդհանուր կապը լիցքի և դաշտի միջև.

Բայց մինչ Օստրոգրադսկի-Գաուսի թեորեմին անցնելը, անհրաժեշտ է ներկայացնել հասկացությունները. ուժային գծերէլեկտրաստատիկ դաշտև լարվածության վեկտորի հոսքէլեկտրաստատիկ դաշտ.

Էլեկտրական դաշտը նկարագրելու համար անհրաժեշտ է դաշտի յուրաքանչյուր կետում սահմանել ինտենսիվության վեկտորը: Դա կարելի է անել վերլուծական կամ գրաֆիկական: Դրա համար նրանք օգտագործում են ուժային գծեր- սրանք գծեր են, որոնց շոշափողը դաշտի ցանկացած կետում համընկնում է ինտենսիվության վեկտորի ուղղության հետ(նկ. 2.1):

Բրինձ. 2.1

Ուժի գծին նշանակվում է որոշակի ուղղություն՝ դրական լիցքից դեպի բացասական կամ անսահմանություն:

Դիտարկենք դեպքը միասնական էլեկտրական դաշտ.

Միատարրկոչվում է էլեկտրաստատիկ դաշտ, որի բոլոր կետերում ինտենսիվությունը նույնն է մեծությամբ և ուղղությամբ, այսինքն. Միատեսակ էլեկտրաստատիկ դաշտը պատկերված է միմյանցից հավասար հեռավորության վրա գտնվող ուժի զուգահեռ գծերով (այդպիսի դաշտ կա, օրինակ, կոնդենսատորի թիթեղների միջև) (նկ. 2.2):

Կետային լիցքի դեպքում լարվածության գծերը բխում են դրական լիցքից և գնում դեպի անսահմանություն; և անսահմանությունից մտնում են բացասական լիցք: Որովհետեւ ապա դաշտային գծերի խտությունը հակադարձ համեմատական ​​է լիցքից հեռավորության քառակուսուն։ Որովհետեւ Ոլորտի մակերեսը, որով անցնում են այս գծերն ինքնին, մեծանում է հեռավորության քառակուսու համամասնությամբ, ապա ընդհանուր թիվըգծերը մնում են անփոփոխ լիցքից ցանկացած հեռավորության վրա:

Լիցքների համակարգի համար, ինչպես տեսնում ենք, ուժի գծերը դրական լիցքից դեպի բացասական են ուղղված (նկ. 2.2):

Բրինձ. 2.2

Նկար 2.3-ը նաև ցույց է տալիս, որ դաշտային գծերի խտությունը կարող է ծառայել որպես արժեքի ցուցիչ:

Դաշտային գծերի խտությունը պետք է լինի այնպիսին, որ ինտենսիվության վեկտորին նորմալ միավոր տարածքը հատվի այնպիսի թվով, որը հավասար է ինտենսիվության վեկտորի մոդուլին։, այսինքն.

Լիցքը շրջապատող տարածության մեջ, որն աղբյուրն է, ուղիղ համեմատական ​​է այս լիցքի քանակին և հակադարձ՝ այս լիցքից հեռավորության քառակուսուն։ Էլեկտրական դաշտի ուղղությունը, ըստ ընդունված կանոնների, միշտ դրական լիցքից դեպի բացասական լիցք է։ Սա կարող է ներկայացվել այնպես, կարծես թե փորձնական լիցքը տեղադրված է աղբյուրի էլեկտրական դաշտի տիեզերական տարածքում, և այս փորձնական լիցքը կա՛մ վանելու է, կա՛մ ձգելու (կախված լիցքի նշանից): Էլեկտրական դաշտը բնութագրվում է ուժով, որը, լինելով վեկտորային մեծություն, կարելի է գրաֆիկորեն ներկայացնել որպես երկարություն և ուղղություն ունեցող սլաք: Ցանկացած վայրում սլաքի ուղղությունը ցույց է տալիս էլեկտրական դաշտի ուժի ուղղությունը Ե, կամ պարզապես - դաշտի ուղղությունը, և սլաքի երկարությունը համաչափ է այս վայրում էլեկտրական դաշտի ուժի թվային արժեքին: Որքան հեռու է տարածության շրջանը դաշտի աղբյուրից (լիցք Ք), այնքան փոքր է ինտենսիվության վեկտորի երկարությունը։ Ավելին, վեկտորի երկարությունը նվազում է դեպի հեռավորությունը nանգամ ինչ-որ տեղից n 2անգամ, այսինքն՝ հակադարձ համեմատական ​​քառակուսու հետ։

Էլեկտրական դաշտի վեկտորային բնույթը պատկերացնելու ավելի օգտակար միջոց է օգտագործել այնպիսի հասկացություն, ինչպիսին է կամ պարզապես ուժի գծերը: Աղբյուրի լիցքը շրջապատող տարածության մեջ անթիվ վեկտորային սլաքներ պատկերելու փոխարեն, օգտակար էր դրանք միավորել գծերի մեջ, որտեղ վեկտորներն իրենք շոշափում են այդպիսի գծերի կետերին:

Արդյունքում հաջողությամբ օգտագործվում է էլեկտրական դաշտի վեկտորային պատկերը ներկայացնելու համար էլեկտրական դաշտի գծեր, որոնք թողնում են դրական նշանի լիցքերը եւ մտնում լիցքերի մեջ բացասական նշան, և նաև տարածվում է անսահմանության տարածության մեջ: Այս ներկայացումը թույլ է տալիս մտքով տեսնել մարդկային աչքի համար անտեսանելի էլեկտրական դաշտը: Այնուամենայնիվ, այս ներկայացուցչությունը նույնպես հարմար է գրավիտացիոն ուժերև ցանկացած այլ անհպում հեռահար փոխազդեցություն:

Էլեկտրական դաշտի գծերի մոդելը ներառում է դրանց անսահման քանակություն, սակայն դաշտային գծերի պատկերի չափազանց բարձր խտությունը նվազեցնում է դաշտի օրինաչափությունները կարդալու ունակությունը, ուստի դրանց թիվը սահմանափակվում է ընթեռնելիությամբ:

Էլեկտրական դաշտի գծեր գծելու կանոններ

Էլեկտրահաղորդման գծերի նման մոդելների կազմման համար կան բազմաթիվ կանոններ: Այս բոլոր կանոնները նախատեսված են առավելագույն տեղեկատվություն ապահովելու համար էլեկտրական դաշտը պատկերացնելիս (գծելիս): Ճանապարհներից մեկը դաշտային գծերը պատկերելն է: Ամենատարածված միջոցներից մեկը ավելի շատ լիցքավորված առարկաներ շրջապատելն է: մեծ քանակությամբգծեր, այսինքն՝ գծերի ավելի մեծ խտություն։ Մեծ լիցք ունեցող առարկաները ստեղծում են ավելի ուժեղ էլեկտրական դաշտեր, հետևաբար դրանց շուրջ գծերի խտությունը (խտությունը) ավելի մեծ է։ Որքան լիցքին մոտ է աղբյուրը, այնքան մեծ է դաշտային գծերի խտությունը, և որքան մեծ է լիցքը, այնքան ավելի հաստ են նրա շուրջը գտնվող գծերը:

Էլեկտրական դաշտի գծեր գծելու երկրորդ կանոնը ներառում է տարբեր տիպի գծեր գծելու, օրինակ՝ ուժի առաջին գծերը հատող գծերը: ուղղահայաց. Այս տեսակի գիծը կոչվում է ներուժի համարժեք գծեր, իսկ ծավալային ներկայացման դեպքում պետք է խոսել պոտենցիալ հավասարազոր մակերեսների մասին։ Այս տեսակի գծերը կազմում են փակ ուրվագծեր, և նման պոտենցիալ հավասար գծի յուրաքանչյուր կետ ունի նույն արժեքըդաշտային ներուժ. Երբ որևէ լիցքավորված մասնիկ հատում է այդպիսի ուղղահայաց ուժային գծերգծեր (մակերեսներ), հետո խոսում են լիցքի կատարած աշխատանքի մասին։ Եթե ​​լիցքը շարժվում է պոտենցիալ գծերի (մակերեսների) երկայնքով, ապա թեև այն շարժվում է, բայց ոչ մի աշխատանք չի կատարվում։ Ներսում լիցքավորված մասնիկ էլեկտրական դաշտմեկ այլ լիցք է սկսում շարժվել, բայց ստատիկ էլեկտրականության մեջ հաշվի են առնվում միայն անշարժ լիցքերը: Լիցքերի շարժումը կոչվում է էլեկտրական ցնցում, մինչդեռ աշխատանքը կարող է կատարել լիցքակիրը։

Կարևոր է հիշել դա էլեկտրական դաշտի գծերչեն հատվում, և մեկ այլ տիպի գծեր՝ համարժեք, կազմում են փակ օղակներ։ Այն վայրում, որտեղ կա երկու տեսակի ուղիղների հատում, այդ գծերի շոշափումները փոխադարձաբար ուղղահայաց են: Այսպիսով, ստացվում է կոր կոորդինատային ցանցի կամ վանդակի նման մի բան, որի բջիջները, ինչպես նաև գծերի հատման կետերը. տարբեր տեսակներբնութագրել էլեկտրական դաշտը.

Կտրված գծերը համարժեք են: Գծեր սլաքներով - էլեկտրական դաշտի գծեր

Երկու կամ ավելի լիցքից բաղկացած էլեկտրական դաշտ

Միայնակ անհատական ​​վճարների համար էլեկտրական դաշտի գծերներկայացնել ճառագայթային ճառագայթներառաջանալով մեղադրանքներից և գնալով դեպի անսահմանություն: Ինչպիսի՞ն կլինի դաշտային գծերի կոնֆիգուրացիան երկու կամ ավելի լիցքավորման համար: Նման օրինաչափություն կատարելու համար պետք է հիշել, որ գործ ունենք վեկտորային դաշտի, այսինքն՝ էլեկտրական դաշտի ուժգնության վեկտորների հետ։ Դաշտի օրինաչափությունը պատկերելու համար մենք պետք է կատարենք ինտենսիվության վեկտորների ավելացում երկու կամ ավելի լիցքերից: Ստացված վեկտորները կներկայացնեն մի քանի լիցքերի ընդհանուր դաշտը: Ինչպե՞ս կարելի է այս դեպքում ուժի գծեր գծել: Կարևոր է հիշել, որ դաշտի գծի յուրաքանչյուր կետն է մեկ կետշփում էլեկտրական դաշտի ուժգնության վեկտորի հետ: Սա բխում է երկրաչափության մեջ շոշափողի սահմանումից: Եթե ​​յուրաքանչյուր վեկտորի սկզբից մենք երկար գծերի տեսքով ուղղահայաց կառուցենք, ապա շատ նման գծերի փոխադարձ հատումը կպատկերի ուժի շատ ցանկալի գիծը:

Ուժային գծերի մաթեմատիկական հանրահաշվական ավելի ճշգրիտ ներկայացման համար անհրաժեշտ է կազմել ուժի գծերի հավասարումներ, իսկ վեկտորներն այս դեպքում կներկայացնեն առաջին ածանցյալները՝ առաջին կարգի ուղիղները, որոնք շոշափողներն են։ Նման առաջադրանքը երբեմն չափազանց բարդ է և պահանջում է համակարգչային հաշվարկներ:

Նախևառաջ, հարկ է հիշել, որ բազմաթիվ լիցքերից առաջացած էլեկտրական դաշտը ներկայացված է յուրաքանչյուր լիցքավորման աղբյուրի ինտենսիվության վեկտորների գումարով: Սա հիմքըիրականացնել դաշտային գծերի կառուցում՝ էլեկտրական դաշտը պատկերացնելու համար։

Էլեկտրական դաշտ մտցված յուրաքանչյուր լիցք հանգեցնում է դաշտային գծերի օրինաչափության, նույնիսկ եթե աննշան փոփոխության: Նման պատկերները երբեմն շատ գրավիչ են լինում։

Էլեկտրական դաշտի գծերը՝ որպես ուղեղին իրականությունը տեսնելու միջոց

Էլեկտրական դաշտի գաղափարը ծագել է, երբ գիտնականները փորձել են բացատրել հեռահար գործողությունը, որը տեղի է ունենում լիցքավորված օբյեկտների միջև: Էլեկտրական դաշտի հասկացությունն առաջին անգամ ներկայացրեց 19-րդ դարի ֆիզիկոս Մայքլ Ֆարադեյը։ Դա Մայքլ Ֆարադեյի ընկալման արդյունքն էր անտեսանելի իրականություներկարաժամկետ գործողությունը բնութագրող ուժի գծերի պատկերի տեսքով: Ֆարադեյը չէր մտածում մեկ լիցքի շրջանակներում, այլ ավելի հեռուն գնաց ու ընդլայնեց մտքի սահմանները։ Նա առաջարկեց, որ լիցքավորված օբյեկտը (կամ զանգվածը գրավիտացիայի դեպքում) ազդում է տարածության վրա և ներկայացրեց նման ազդեցության դաշտի հայեցակարգը։ Հաշվի առնելով նման ոլորտները, նա կարողացավ բացատրել լիցքերի վարքագիծը և դրանով իսկ բացահայտեց էլեկտրականության գաղտնիքներից շատերը:

Կան սկալյար և վեկտորային դաշտեր (մեր դեպքում վեկտորային դաշտը կլինի էլեկտրական): Ըստ այդմ, դրանք մոդելավորվում են կոորդինատների սկալյար կամ վեկտորային ֆունկցիաներով, ինչպես նաև ժամանակով։

Սկալյար դաշտը նկարագրվում է φ ձևի ֆունկցիայով: Նման դաշտերը կարելի է պատկերացնել՝ օգտագործելով նույն մակարդակի մակերեսները՝ φ (x, y, z) = c, c = const:

Եկեք սահմանենք վեկտոր, որն ուղղված է φ ֆունկցիայի առավելագույն աճին:

Այս վեկտորի բացարձակ արժեքը որոշում է φ ֆունկցիայի փոփոխության արագությունը։

Ակնհայտ է, որ սկալյար դաշտը առաջացնում է վեկտորային դաշտ:

Նման էլեկտրական դաշտը կոչվում է պոտենցիալ, իսկ φ ֆունկցիան՝ պոտենցիալ։ Նույն մակարդակի մակերեսները կոչվում են համարժեք մակերեսներ: Օրինակ, հաշվի առեք էլեկտրական դաշտը:

Դաշտերի տեսողական ցուցադրման համար կառուցված են այսպես կոչված էլեկտրական դաշտի գծեր: Դրանք նաև կոչվում են վեկտորային գծեր։ Սրանք գծեր են, որոնց շոշափողը մի կետում ցույց է տալիս էլեկտրական դաշտի ուղղությունը: Միավոր մակերեսով անցնող գծերի թիվը համաչափ է վեկտորի բացարձակ արժեքին:

Ներկայացնենք վեկտորային դիֆերենցիալ հասկացությունը որոշ l ուղղի երկայնքով: Այս վեկտորը շոշափելիորեն ուղղված է l ուղղին և բացարձակ արժեքով հավասար է dl դիֆերենցիալին:

Թող տրվի որոշակի էլեկտրական դաշտ, որը պետք է ներկայացվի որպես դաշտի ուժի գծեր: Այսինքն՝ սահմանենք վեկտորի ձգման (սեղմման) k գործակիցն այնպես, որ այն համընկնի դիֆերենցիալի հետ։ Հավասարեցնելով դիֆերենցիալի և վեկտորի բաղադրիչները՝ ստանում ենք հավասարումների համակարգ։ Ինտեգրումից հետո հնարավոր է կառուցել ուժային գծերի հավասարումը։

Վեկտորային վերլուծության մեջ կան գործողություններ, որոնք տեղեկատվություն են տալիս այն մասին, թե կոնկրետ դեպքում էլեկտրական դաշտի որ գծերն են առկա: Ներկայացնենք «վեկտորային հոսք» հասկացությունը S մակերևույթի վրա: Ֆ հոսքի պաշտոնական սահմանումը հետևյալն է. . Միավոր վեկտորն ընտրված է այնպես, որ այն սահմանում է մակերեսի արտաքին նորմը:

Հնարավոր է անալոգիա անել դաշտային հոսքի և նյութի հոսքի հասկացությունների միջև. միավոր ժամանակում նյութը անցնում է մակերեսով, որն իր հերթին ուղղահայաց է դաշտի հոսքի ուղղությանը: Եթե ​​ուժի գծերը դուրս են գալիս S մակերևույթից, ապա հոսքը դրական է, իսկ եթե դուրս չեն գալիս, ապա բացասական է։ Ընդհանուր առմամբ, հոսքը կարելի է գնահատել մակերևույթից դուրս եկող ուժի գծերի քանակով: Մյուս կողմից, հոսքի մեծությունը համաչափ է մակերեսային տարր ներթափանցող դաշտային գծերի քանակին։

Վեկտորային ֆունկցիայի դիվերգենցիան հաշվարկվում է այն կետում, որի գոտին ΔV ծավալն է: S-ը ΔV ծավալը ծածկող մակերեսն է: Դիվերգենցիայի գործողությունը հնարավորություն է տալիս տարածքի կետերը բնութագրել դրանում դաշտային աղբյուրների առկայության համար: Երբ S մակերեսը սեղմվում է մինչև P կետը, մակերես թափանցող էլեկտրական դաշտի գծերը կմնան նույն քանակով։ Եթե ​​տարածության կետը դաշտի աղբյուր չէ (արտահոսք կամ խորտակում), ապա երբ մակերեսը սեղմվում է մինչև այս կետը, դաշտային գծերի գումարը, սկսած որոշակի պահից, հավասար է զրոյի (S մակերևույթ մտնող գծերի թիվը հավասար է. հավասար է այս մակերևույթից բխող գծերի քանակին):

Փակ օղակի ինտեգրալ L-ը ռոտորի գործողության սահմանման մեջ կոչվում է էլեկտրականության շրջանառություն L օղակի երկայնքով: Ռոտորի գործողությունը բնութագրում է դաշտը տարածության մի կետում: Ռոտորի ուղղությունը որոշում է փակ դաշտի հոսքի մեծությունը տվյալ կետի շուրջ (ռոտորը բնութագրում է դաշտային հորձանուտը) և դրա ուղղությունը։ Հիմնվելով ռոտորի սահմանման վրա՝ պարզ փոխակերպումների միջոցով հնարավոր է հաշվարկել էլեկտրաէներգիայի վեկտորի կանխատեսումները դեկարտյան կոորդինատային համակարգում, ինչպես նաև էլեկտրական դաշտի գծերը։

ԷԼԵԿՏՐՈՍՏԱՏԱԿԱՆ ԴԱՇՏ

էլեկտրաստատիկ դաշտ փորձնական մեղադրանք q0

լարում

, (4)

, . (5)

ուժային գծեր

ԷԼԵԿՏՐԱՍՏԱՏԱԿԱՆ ԴԱՇՏԻ ՈՒԺԵՐԻ ԱՇԽԱՏԱՆՔԸ. ՊՈՏԵՆՑԻԱԼ

Էլեկտրական դաշտը, ինչպես գրավիտացիոն դաշտը, պոտենցիալ է: Նրանք. Էլեկտրաստատիկ ուժերի կողմից կատարված աշխատանքը կախված չէ նրանից, թե որ երթուղուց է էլեկտրական դաշտում q լիցքը տեղափոխվում 1-ին կետից 2-րդ կետ: Այս աշխատանքը հավասար է պոտենցիալ էներգիաների տարբերությանը, որը շարժվող լիցքն ունի սկզբնական և վերջնական կետերում դաշտը:

A 1,2 \u003d W 1 - W 2: (7)

Կարելի է ցույց տալ, որ q լիցքի պոտենցիալ էներգիան ուղիղ համեմատական ​​է այս լիցքի մեծությանը։ Հետևաբար, որպես էլեկտրաստատիկ դաշտի էներգիայի բնութագրիչ, օգտագործվում է դաշտի ցանկացած կետում տեղադրված փորձնական լիցքի q 0 պոտենցիալ էներգիայի հարաբերակցությունը այս լիցքի արժեքին.

Այս արժեքը դրական լիցքի միավորի պոտենցիալ էներգիայի քանակն է և կոչվում է դաշտային ներուժ տվյալ կետում: [φ] = J / C = V (Վոլտ):

Եթե ​​ենթադրենք, որ երբ q 0 լիցքը հանվում է մինչև անվերջություն (r → ∞), նրա պոտենցիալ էներգիան q լիցքի դաշտում անհետանում է, ապա նրանից r հեռավորության վրա գտնվող կետային լիցքի դաշտի պոտենցիալը.

. (9)

Եթե ​​դաշտը ստեղծվում է կետային լիցքերի համակարգով, ապա ստացված դաշտի ներուժը հավասար է դրանցից յուրաքանչյուրի պոտենցիալների հանրահաշվական (ներառյալ նշանների) գումարին.

. (10)

Պոտենցիալի (8) և արտահայտման (7) սահմանումից՝ էլեկտրաստատիկ դաշտի ուժերի կողմից լիցքը տեղափոխելու աշխատանքը.

1-ից 2-րդ կետերը կարող են ներկայացվել հետևյալ կերպ.

ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ՀՈՍԱՆՔ ԳԱԶԵՐՈՒՄ

ՈՉ ԻՆՔՆԱԿԱՆ ԳԱԶԻ ԲԱՐՁՐԱՑՈՒՄ

Ոչ շատ բարձր ջերմաստիճանի և մթնոլորտին մոտ ճնշումների դեպքում գազերը լավ մեկուսիչներ են: Եթե ​​տեղադրված է չոր մթնոլորտային օդը, լիցքավորված էլեկտրոմետր, ապա դրա լիցքը երկար ժամանակ մնում է անփոփոխ։ Դա բացատրվում է նրանով, որ գազերը նորմալ պայմաններում բաղկացած են չեզոք ատոմներից և մոլեկուլներից և չեն պարունակում ազատ լիցքեր (էլեկտրոններ և իոններ)։ Գազը դառնում է էլեկտրական հոսանքի հաղորդիչ միայն այն դեպքում, երբ նրա որոշ մոլեկուլներ իոնացված են: Իոնացման համար գազը պետք է ենթարկվի ինչ-որ իոնատորի, օրինակ՝ էլեկտրական լիցքաթափման, ռենտգենյան ճառագայթներ, ճառագայթում կամ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթում, մոմի բոց և այլն։ (վերջին դեպքում գազի էլեկտրական հաղորդունակությունը պայմանավորված է տաքացումով):

Երբ գազերը իոնացվում են, դրանք դուրս են գալիս արտաքինից էլեկտրոնային թաղանթմեկ կամ մի քանի էլեկտրոնների ատոմ կամ մոլեկուլ, որի արդյունքում առաջանում են ազատ էլեկտրոններ և դրական իոններ։ Էլեկտրոնները կարող են միանալ չեզոք մոլեկուլներին և ատոմներին՝ դրանք վերածելով բացասական իոնների։ Հետևաբար, իոնացված գազում կան դրական և բացասական լիցքավորված իոններ և ազատ էլեկտրոններ։ Ե Գազերում էլեկտրական հոսանքը կոչվում է գազի արտանետում: Այսպիսով, գազերում հոսանքը ստեղծվում է ինչպես նշանների, այնպես էլ էլեկտրոնների իոններով: Նման մեխանիզմով գազի արտանետումը կուղեկցվի նյութի տեղափոխմամբ, այսինքն. Իոնացված գազերը երկրորդ տեսակի հաղորդիչներ են:

Մոլեկուլից կամ ատոմից մեկ էլեկտրոն պոկելու համար անհրաժեշտ է կատարել որոշակի աշխատանք A և, այսինքն. ծախսել որոշակի էներգիա. Այս էներգիան կոչվում է իոնացման էներգիա , որոնց արժեքները ատոմների համար տարբեր նյութերընկած են 4–25 էՎ-ի սահմաններում: Քանակական առումով, իոնացման գործընթացը սովորաբար բնութագրվում է մի մեծությամբ, որը կոչվում է իոնացման ներուժ :

Գազում իոնացման գործընթացին միևնույն ժամանակ միշտ տեղի է ունենում հակառակ գործընթաց՝ վերահամակցման գործընթաց՝ դրական և բացասական իոններ կամ դրական իոններ և էլեկտրոններ, հանդիպում, վերամիավորվում են միմյանց հետ՝ ձևավորելով չեզոք ատոմներ և մոլեկուլներ: Որքան շատ իոններ են հայտնվում իոնացնողի գործողության տակ, այնքան ավելի ինտենսիվ է վերահամակցման գործընթացը:

Խստորեն ասած, գազի էլեկտրական հաղորդունակությունը երբեք հավասար չէ զրոյի, քանի որ այն միշտ պարունակում է ազատ լիցքեր, որոնք առաջանում են Երկրի մակերևույթի վրա առկա ռադիոակտիվ նյութերի ճառագայթման, ինչպես նաև տիեզերական ճառագայթման հետևանքով: Այս գործոնների ազդեցության տակ իոնացման ինտենսիվությունը ցածր է: Օդի այս աննշան էլեկտրական հաղորդունակությունն է էլեկտրականացված մարմինների լիցքերի արտահոսքի պատճառը, նույնիսկ եթե դրանք լավ մեկուսացված են։

Գազի արտանետման բնույթը որոշվում է գազի բաղադրությամբ, նրա ջերմաստիճանով և ճնշումով, էլեկտրոդների չափսերով, կոնֆիգուրացիայով և նյութով, ինչպես նաև կիրառվող լարման և հոսանքի խտությամբ:

Դիտարկենք գազի բացվածք պարունակող մի շղթա (նկ.), որը ենթարկվում է իոնիզատորի շարունակական, ինտենսիվությամբ մշտական ​​գործողությանը: Իոնիզատորի գործողության արդյունքում գազը ձեռք է բերում որոշակի էլեկտրական հաղորդունակություն, և հոսանքը կհոսի շղթայում: Նկարը ցույց է տալիս հոսանք-լարման բնութագրերը (հոսանքի կախվածությունը կիրառական լարումից) երկու իոնատորների համար: Կատարում
(1 վայրկյանում գազի բացվածքում իոնացնողի կողմից արտադրվող զույգ իոնների թիվը) երկրորդ իոնատորի առաջինից մեծ է։ Մենք կենթադրենք, որ իոնատորի աշխատանքը հաստատուն է և հավասար է n 0-ի: Ոչ շատ ցածր ճնշման դեպքում գրեթե բոլոր պառակտված էլեկտրոնները գրավվում են չեզոք մոլեկուլների կողմից՝ ձևավորելով բացասական լիցքավորված իոններ։ Հաշվի առնելով ռեկոմբինացիան՝ ենթադրում ենք, որ երկու նշանների իոնների կոնցենտրացիաները նույնն են և հավասար են n-ի։ Էլեկտրական դաշտում տարբեր նշանների իոնների շարժման միջին արագությունները տարբեր են՝ , . b - և b + գազային իոնների շարժունակությունն է: Այժմ I տարածաշրջանի համար, հաշվի առնելով (5), կարող ենք գրել.

Ինչպես երևում է, I տարածաշրջանում լարման աճով հոսանքն ավելանում է, քանի որ դրեյֆի արագությունը մեծանում է։ Վերամիավորվող իոնների զույգերի թիվը կնվազի, քանի որ դրանց արագությունը մեծանում է:

Տարածաշրջան II - հագեցվածության հոսանքի շրջան - իոնացնողի կողմից ստեղծված բոլոր իոնները հասնում են էլեկտրոդներին՝ չհասցնելով վերամիավորվել: Հագեցման հոսանքի խտությունը

j n = q n 0 դ, (28)

որտեղ d-ը գազի բացվածքի լայնությունն է (էլեկտրոդների միջև հեռավորությունը): Ինչպես երևում է (28) կետից, հագեցվածության հոսանքը իոնացնողի իոնացնող ազդեցության չափանիշն է:

U p p-ից ավելի մեծ լարման դեպքում էլեկտրոնների արագությունը հասնում է այնպիսի արժեքի, որ չեզոք մոլեկուլների հետ բախվելիս նրանք կարող են առաջացնել հարվածային իոնացում։ Արդյունքում առաջանում են լրացուցիչ An 0 զույգ իոններ։ A արժեքը կոչվում է գազի ուժեղացման գործակից . III տարածաշրջանում այս գործակիցը կախված չէ n 0-ից, այլ կախված է U. Այսպիսով. հաստատուն U-ում էլեկտրոդներին հասնող լիցքը ուղիղ համեմատական ​​է իոնացնողի աշխատանքին - n 0 և U լարման: Այդ պատճառով III շրջանը կոչվում է համամասնական շրջան: U pr - համաչափության շեմ: Գազի ուժեղացման գործակիցը A ունի արժեքներ 1-ից 10 4:

Տարածաշրջան IV, մասնակի համաչափության տարածաշրջանում, գազի շահույթը սկսում է կախված n 0-ից: Այս կախվածությունը մեծանում է U-ի մեծացման հետ: Հոսանքը կտրուկ աճում է:

0 ÷ U g լարման միջակայքում գազում հոսանքը գոյություն ունի միայն այն ժամանակ, երբ իոնացնողը աշխատում է: Եթե ​​իոնացնողի գործողությունը դադարեցվում է, ապա լիցքաթափումը նույնպես դադարում է։ Արտահոսքերը, որոնք գոյություն ունեն միայն արտաքին իոնացնողների ազդեցությամբ, կոչվում են ոչ ինքնապահպանվող:

U g լարումը տարածաշրջանի շեմն է՝ Գեյգերի շրջանը, որը համապատասխանում է այն վիճակին, երբ գազի բացվածքում գործընթացը չի անհետանում նույնիսկ իոնացնողի անջատումից հետո, այսինքն. արտանետումը ձեռք է բերում անկախ արտանետման բնույթ: Առաջնային իոնները միայն խթան են տալիս գազի արտանետման առաջացմանը: Այս տարածաշրջանում ես արդեն ձեռք եմ բերում երկու նշանների զանգվածային իոնների իոնացման ունակություն: Հոսանքի մեծությունը կախված չէ n 0-ից:

VI տարածքում լարումը այնքան բարձր է, որ լիցքաթափումը, երբ այն տեղի է ունեցել, այլևս չի դադարում. շարունակական լիցքաթափման տարածքը:

ԱՆԿԱԽ ԳԱԶԻ ԲԱՐՁՐԱՑՈՒՄ ԵՎ ՆՐԱ ՏԵՍԱԿՆԵՐԸ

Գազի մեջ արտանետումը, որը պահպանվում է արտաքին իոնիզատորի գործողության ավարտից հետո, կոչվում է անկախ:

Դիտարկենք անկախ արտանետման առաջացման պայմանները: Բարձր լարման ժամանակ (V–VI շրջաններ) էլեկտրոնները, որոնք առաջանում են արտաքին իոնիզատորի ազդեցության տակ և ուժեղ արագանում են էլեկտրական դաշտով, բախվում են չեզոք գազի մոլեկուլներին և իոնացնում դրանք։ Արդյունքում առաջանում են երկրորդական էլեկտրոններ և դրական իոններ։ (գործընթացը 1-ին Նկար 158-ում):Դրական իոնները շարժվում են դեպի կաթոդ, իսկ էլեկտրոնները՝ դեպի անոդ։ Երկրորդական էլեկտրոնները կրկին իոնացնում են գազի մոլեկուլները, և, հետևաբար, էլեկտրոնների և իոնների ընդհանուր թիվը կավելանա, երբ էլեկտրոնները ավալանշի պես շարժվեն դեպի անոդ: Դրանով է պայմանավորված էլեկտրական հոսանքի ավելացումը (տես նկ. տարածք V): Նկարագրված գործընթացը կոչվում է ազդեցության իոնացում:

Այնուամենայնիվ, էլեկտրոնների ազդեցության տակ ազդեցության իոնացումը բավարար չէ արտանետումը պահպանելու համար, երբ արտաքին իոնիզատորը հանվում է: Դրա համար անհրաժեշտ է, որ էլեկտրոնային ավալանշները «վերարտադրվեն», այսինքն՝ գազում նոր էլեկտրոններ առաջանան որոշ պրոցեսների ազդեցության տակ։ Նման գործընթացները սխեմատիկորեն ներկայացված են Նկ. 158. Դաշտի կողմից արագացված դրական իոնները, հարվածելով կաթոդին, դուրս են բերում էլեկտրոնները դրանից (գործընթաց 2); Դրական իոնները, բախվելով գազի մոլեկուլներին, դրանք տեղափոխում են գրգռված վիճակի, այդպիսի մոլեկուլների անցումը նորմալ վիճակի ուղեկցվում է ֆոտոնի արտանետմամբ (գործընթաց 3); Չեզոք մոլեկուլով կլանված ֆոտոնը իոնացնում է այն, տեղի է ունենում այսպես կոչված մոլեկուլների ֆոտոնի իոնացման գործընթացը (գործընթաց 4); Ֆոտոնների ազդեցության տակ կաթոդից էլեկտրոնների դուրս բերումը (գործընթաց 5):

Վերջապես, գազի բացվածքի էլեկտրոդների միջև զգալի լարման դեպքում գալիս է մի պահ, երբ դրական իոնները, որոնք ունեն ավելի կարճ միջին ազատ ուղի, քան էլեկտրոնները, ձեռք են բերում էներգիա, որը բավարար է գազի մոլեկուլները իոնացնելու համար (գործընթաց 6), և իոնային ձնահյուսերը շտապում են դեպի բացասական: ափսե. Երբ, բացի էլեկտրոնային ձնահոսքերից, տեղի են ունենում նաև իոնային ձնահոսքեր, հոսանքն աճում է գրեթե առանց լարման մեծացման (Նկար VI շրջանը):

Նկարագրված գործընթացների արդյունքում գազի ծավալում իոնների և էլեկտրոնների թիվը մեծանում է ձնահյուսի պես, և արտանետումը դառնում է անկախ, այսինքն՝ պահպանվում է նույնիսկ արտաքին իոնիզատորի գործողության ավարտից հետո։ Լարումը, որով տեղի է ունենում ինքնալիցքաթափում, կոչվում է խզման լարում: Օդի համար սա մոտավորապես 30000 վոլտ է յուրաքանչյուր սանտիմետր հեռավորության համար:

Կախված գազի ճնշումից, էլեկտրոդների կազմաձևից և արտաքին շղթայի պարամետրերից, մենք կարող ենք խոսել չորս տեսակի անկախ լիցքաթափման մասին՝ փայլ, կայծ, աղեղ և պսակ:

1. Մխացող արտահոսք. Առաջանում է ցածր ճնշման դեպքում։ Եթե ​​30 ÷ 50 սմ երկարությամբ ապակե խողովակի մեջ զոդված էլեկտրոդների վրա մի քանի հարյուր վոլտ հաստատուն լարում է կիրառվում՝ աստիճանաբար օդը դուրս մղելով խողովակից, ապա ≈ 5,3 ÷ 6,7 կՊա ճնշման դեպքում առաջանում է արտանետում. շիկացած կարմրավուն ոլորուն լարը, որն անցնում է կաթոդից դեպի անոդ: Ճնշման հետագա նվազմամբ լարը խտանում է, և ≈ 13 Պա ճնշման դեպքում արտահոսքն ունի այն ձևը, որը սխեմատիկորեն ներկայացված է Նկ.

Կաթոդին ուղղակիորեն հարում է բարակ լուսավոր շերտ 1 - կաթոդի առաջին փայլը կամ կաթոդի թաղանթը, այնուհետև հաջորդում է մուգ շերտը 2 - կաթոդի մութ տարածություն, որը հետագայում անցնում է լուսավոր շերտ 3 - մխացող փայլ, որն ունի սուր եզրագիծ: կաթոդի կողմից, աստիճանաբար անհետանալով անոդի կողմից: Այն առաջանում է դրական իոնների հետ էլեկտրոնների վերահամակցումից։ Մխացող փայլը սահմանակից է մութ բացվածքով 4 - Ֆարադեյի մութ տարածություն, որին հաջորդում է իոնացված լուսավոր գազի սյունը 5 - դրական սյունակ: Դրական սյունակը էական դեր չունի արտանետումների պահպանման գործում։ Օրինակ, քանի որ խողովակի էլեկտրոդների միջև հեռավորությունը նվազում է, դրա երկարությունը կրճատվում է, մինչդեռ արտանետման կաթոդային մասերը մնում են անփոփոխ իրենց ձևով և չափերով: Պայծառ արտանետման մեջ դրա պահպանման համար առանձնահատուկ նշանակություն ունեն դրա միայն երկու մասերը՝ կաթոդի մութ տարածությունը և փայլի փայլը: Կաթոդի մութ տարածության մեջ տեղի է ունենում էլեկտրոնների և դրական իոնների ուժեղ արագացում՝ էլեկտրոնները կաթոդից դուրս մղելով (երկրորդային արտանետում)։ Մխացող շրջանում, սակայն, տեղի է ունենում էլեկտրոնների միջոցով գազի մոլեկուլների ազդեցության իոնացում: Այս դեպքում ձևավորված դրական իոնները շտապում են դեպի կաթոդ և նրանից դուրս են մղում նոր էլեկտրոններ, որոնք, իր հերթին, նորից իոնացնում են գազը և այլն։ Այս կերպ շարունակաբար պահպանվում է փայլի արտանետում։

≈ 1,3 Պա ճնշման տակ խողովակի հետագա տարհանմամբ գազի փայլը թուլանում է, և խողովակի պատերը սկսում են փայլել: Դրական իոնների միջոցով կաթոդից դուրս եկած էլեկտրոնները հազվադեպ են բախվում գազի մոլեկուլների հետ նման հազվադեպության դեպքում և, հետևաբար, դաշտի կողմից արագանալով, դիպչելով ապակին, առաջացնում են նրա փայլը, այսպես կոչված, կաթոդոլյումինեսցենցիան: Այս էլեկտրոնների հոսքը պատմականորեն կոչվում է կաթոդային ճառագայթներ:

Փայլի արտանետումը լայնորեն կիրառվում է տեխնոլոգիայի մեջ: Քանի որ դրական սյունակի փայլն ունի յուրաքանչյուր գազի համար բնորոշ գույն, այն օգտագործվում է գազի լույսի խողովակներում լուսավոր մակագրությունների և գովազդի համար (օրինակ, նեոնային արտանետման խողովակները տալիս են կարմիր փայլ, արգոնային խողովակները՝ կապտականաչ): Լյումինեսցենտային լամպերում, որոնք ավելի խնայող են, քան շիկացած լամպերը, սնդիկի գոլորշիներում առաջացող փայլի արտանետման ճառագայթումը կլանում է խողովակի ներքին մակերեսին նստած լյումինեսցենտային նյութը (ֆոսֆոր), որը սկսում է փայլել կլանված ճառագայթման ազդեցության տակ: Լյումինեսցենտային սպեկտրը ֆոսֆորի համապատասխան ընտրությամբ մոտ է արեգակնային ճառագայթման սպեկտրին: Փայլի արտանետումը օգտագործվում է մետաղների կաթոդիկ նստեցման համար: Դրական իոնների կողմից ռմբակոծման հետևանքով փայլուն արտանետման մեջ կաթոդ նյութը, ուժեղ տաքանալով, անցնում է գոլորշի վիճակի։ Տեղադրելով տարբեր առարկաներ կաթոդի մոտ՝ դրանք կարելի է ծածկել մետաղի միատարր շերտով։

2. Կայծի արտահոսք. Առաջանում է բարձր էլեկտրական դաշտի ուժգնությամբ (≈ 3·10 6 Վ/մ) մթնոլորտային ճնշման տակ գտնվող գազում։ Կայծը ունի պայծառ լուսավոր բարակ ալիքի տեսք՝ կոր և ճյուղավորված բարդ ձևով։

Կայծի արտանետման բացատրությունը տրված է հոսանքի տեսության հիման վրա, ըստ որի վառ լուսավոր կայծային ալիքի տեսքին նախորդում է իոնացված գազի թույլ լուսավոր կուտակումների տեսքը։ Այս կլաստերները կոչվում են հոսքագծեր: Սթրեյմերները առաջանում են ոչ միայն հարվածային իոնացման միջոցով էլեկտրոնային ավալանշների առաջացման, այլ նաև գազի ֆոտոնների իոնացման արդյունքում։ Ձնահոսքերը, իրար հետապնդելով, ձևավորում են հոսքագծերի անցկացնող կամուրջներ, որոնց երկայնքով հաջորդ պահերին էլեկտրոնների հզոր հոսքեր են խուժում՝ առաջացնելով կայծային արտանետման ուղիներ։ Դիտարկված պրոցեսների ընթացքում մեծ քանակությամբ էներգիայի արտանետման շնորհիվ կայծային բացվածքի գազը տաքացվում է մինչև շատ բարձր ջերմաստիճան (մոտ 10 4 Կ), ինչը հանգեցնում է նրա փայլին։ Գազի արագ տաքացումը հանգեցնում է ճնշման և հարվածային ալիքների ավելացման, որոնք բացատրում են կայծի արտանետման ձայնային էֆեկտները՝ թույլ արտանետումների ժամանակ բնորոշ ճռճռոց և կայծակի դեպքում հզոր ամպրոպ, որը հզոր կայծի արտանետման օրինակ է։ ամպրոպի և Երկրի միջև կամ երկու ամպրոպի միջև:

Կայծային արտանետումն օգտագործվում է ներքին այրման շարժիչներում այրվող խառնուրդը բռնկելու և էլեկտրահաղորդման գծերը ալիքներից (կայծային բացվածքներ) պաշտպանելու համար: Լիցքաթափման բացվածքի փոքր երկարությամբ կայծային արտանետումը առաջացնում է մետաղի մակերեսի ոչնչացում (էրոզիա), հետևաբար այն օգտագործվում է մետաղների էլեկտրակայծային ճշգրիտ մշակման համար (կտրում, հորատում): Այն օգտագործվում է սպեկտրային վերլուծության մեջ՝ լիցքավորված մասնիկները գրանցելու համար (կայծային հաշվիչներ)։

3. Աղեղի արտանետում. Եթե ​​հզոր աղբյուրից կայծային արտանետման բռնկումից հետո էլեկտրոդների միջև հեռավորությունը աստիճանաբար կրճատվում է, ապա լիցքաթափումը դառնում է շարունակական. տեղի է ունենում աղեղային արտանետում: Այս դեպքում ընթացիկ ուժը կտրուկ աճում է՝ հասնելով հարյուրավոր ամպերի, իսկ լիցքաթափման բացվածքի վրայով լարումը իջնում ​​է մինչև մի քանի տասնյակ վոլտ: Աղեղի լիցքաթափում կարելի է ստանալ ցածր լարման աղբյուրից՝ շրջանցելով կայծի փուլը: Դրա համար էլեկտրոդները (օրինակ՝ ածխածնային) հավաքում են իրար, մինչև դիպչեն, էլեկտրական հոսանքով շատ տաքանում են, այնուհետև բուծում են և ստանում. էլեկտրական աղեղ(այսպես է հայտնաբերել ռուս գիտնական Վ.Վ. Պետրովը)։ Մթնոլորտային ճնշման դեպքում կաթոդի ջերմաստիճանը մոտավորապես հավասար է 3900 Կ-ի: Քանի որ աղեղը այրվում է, ածխածնի կաթոդը սրվում է, և անոդի վրա ձևավորվում է իջվածք՝ խառնարան, որը աղեղի ամենաթեժ կետն է:

Ժամանակակից հայեցակարգերի համաձայն, աղեղի արտանետումը պահպանվում է կաթոդի բարձր ջերմաստիճանի պատճառով ինտենսիվ թերմիոնային արտանետման, ինչպես նաև մոլեկուլների ջերմային իոնացման շնորհիվ՝ գազի բարձր ջերմաստիճանի պատճառով։

Լայնորեն կիրառվում է աղեղային արտանետումը ազգային տնտեսությունմետաղների եռակցման և կտրման, բարձրորակ պողպատների ստացման համար (աղեղային վառարան), լուսավորության (լուսարձակներ, պրոյեկցիոն սարքավորումներ): Կվարցային բալոններում սնդիկի էլեկտրոդներով աղեղային լամպերը նույնպես լայնորեն օգտագործվում են, որտեղ սնդիկի գոլորշիներում աղեղային արտանետում է տեղի ունենում, երբ օդը դուրս է մղվում: Սնդիկի գոլորշու մեջ առաջացած աղեղը ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման հզոր աղբյուր է և օգտագործվում է բժշկության մեջ (օրինակ. քվարց լամպեր): Աղեղի արտանետումը ժամը ցածր ճնշումներսնդիկի գոլորշու մեջ օգտագործվում է սնդիկի ուղղիչներում՝ փոփոխական հոսանքը ուղղելու համար:

4. կորոնային արտանետում - բարձր լարման էլեկտրական լիցքաթափում, որը տեղի է ունենում բարձր (օրինակ՝ մթնոլորտային) ճնշման դեպքում անհամասեռ դաշտում (օրինակ՝ մակերեսի մեծ թեքությամբ էլեկտրոդների մոտ, ասեղի էլեկտրոդի ծայրը): Երբ ծայրի մոտ դաշտի ուժգնությունը հասնում է 30 կՎ/սմ-ի, շուրջը հայտնվում է պսակի նման փայլ, ինչով էլ պայմանավորված է արտանետման այս տեսակի անվանումը։

Կախված պսակի էլեկտրոդի նշանից՝ տարբերվում է բացասական կամ դրական պսակը։ Բացասական պսակի դեպքում էլեկտրոնների արտադրությունը, որոնք առաջացնում են գազի մոլեկուլների ազդեցության իոնացում, տեղի է ունենում դրանց արտանետման շնորհիվ կաթոդից դրական իոնների ազդեցության տակ, դրական պսակի դեպքում՝ անոդի մոտ գազի իոնացման պատճառով։ AT vivoպսակը տեղի է ունենում նավերի կամ ծառերի կայմերի գագաթներում մթնոլորտային էլեկտրականության ազդեցության տակ (կայծակաձողերի գործողությունը հիմնված է դրա վրա): Այս երեւույթը հին ժամանակներում կոչվում էր Սուրբ Էլմոյի հրդեհներ: Բարձրավոլտ էլեկտրահաղորդման գծերի լարերի շուրջ պսակի վնասակար ազդեցությունը արտահոսքի հոսանքների առաջացումն է։ Դրանք նվազեցնելու համար բարձրավոլտ գծերի լարերը հաստ են դարձնում։ Պսակի արտանետումը, լինելով դադար, դառնում է նաև ռադիոմիջամտության աղբյուր։

Կորոնայի արտանետումը օգտագործվում է մաքրման համար օգտագործվող էլեկտրաստատիկ նստիչներում արդյունաբերական գազերկեղտից. Մաքրման ենթակա գազը շարժվում է ներքևից վերև ուղղահայաց բալոնով, որի առանցքի երկայնքով տեղադրված է պսակի մետաղալար: մեջ առկա իոնները մեծ քանակությամբպսակի արտաքին մասում կեղտերը նստում են մասնիկների վրա և դաշտով տարվում դեպի արտաքին ոչ պսակային էլեկտրոդ և նստում դրա վրա։ Կորոնայի արտանետումը օգտագործվում է նաև փոշու և ներկերի երեսպատման մեջ:

ԷԼԵԿՏՐՈՍՏԱՏԱԿԱՆ ԴԱՇՏ

ԷԼԵԿՏՐԱԿԱՆ ԴԱՇՏԻ ԷՆԵՐԳԱԳԾԵՐ

Ժամանակակից ֆիզիկայի հասկացությունների համաձայն՝ մեկ լիցքի ազդեցությունը մյուսի վրա փոխանցվում է միջոցով էլեկտրաստատիկ դաշտ - հատուկ անսահման ձգվող նյութական միջավայր, որը յուրաքանչյուր լիցքավորված մարմին ստեղծում է իր շուրջը: Էլեկտրաստատիկ դաշտերը չեն կարող հայտնաբերել մարդու զգայարանները: Այնուամենայնիվ, դաշտում տեղադրված լիցքի վրա ազդում է այս լիցքի մեծությանը ուղիղ համեմատական ​​ուժ։ Որովհետեւ ուժի ուղղությունը կախված է լիցքի նշանից, պայմանավորվել է օգտագործել այսպես կոչված փորձնական մեղադրանք q0. Սա դրական կետային լիցք է, որը տեղադրված է էլեկտրական դաշտում մեզ հետաքրքրող կետում։ Համապատասխանաբար, նպատակահարմար է օգտագործել ուժի հարաբերակցությունը փորձնական լիցքի արժեքին q 0 որպես դաշտին բնորոշ ուժ.

Դաշտի յուրաքանչյուր կետի համար այս հաստատունը վեկտորային մեծություն է ուժին հավասարՄիավոր դրական լիցքի վրա գործող կոչվում է լարում . Նրանից r հեռավորության վրա գտնվող կետային լիցքի դաշտի համար.

, (4)

Վեկտորի ուղղությունը համընկնում է փորձնական լիցքի վրա ազդող ուժի ուղղության հետ։ [E] = N / C կամ V / m:

Դիէլեկտրիկ միջավայրում լիցքերի միջև փոխազդեցության ուժը և, հետևաբար, դաշտի ուժը նվազում է ε անգամով.

, . (5)

Երբ մի քանի էլեկտրաստատիկ դաշտեր դրվում են միմյանց վրա, արդյունքում ստացվող ուժը որոշվում է որպես յուրաքանչյուր դաշտի ուժեղությունների վեկտորային գումար (գերպայմանական սկզբունք).

Գրաֆիկորեն, էլեկտրական դաշտի բաշխումը տարածության մեջ պատկերված է օգտագործելով ուժային գծեր . Այս գծերը գծված են այնպես, որ դրանց շոշափումները ցանկացած կետում համընկնեն: Սա նշանակում է, որ լիցքի վրա ազդող ուժի վեկտորը և, հետևաբար, դրա արագացման վեկտորը նույնպես գտնվում են ուժի գծերի շոշափողների վրա, որոնք երբեք և ոչ մի տեղ չեն հատվում: Էլեկտրաստատիկ դաշտի ուժի գծերը չեն կարող փակվել։ Դրանք սկսվում են դրականից և ավարտվում բացասական լիցքերով կամ գնում են դեպի անսահմանություն։