Тема 1.1 Электрическое поле

Министерство образования и культуры Тульской области

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ

«ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОММУНАЛЬНО – СТРОИТЕЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»

ЛЕКЦИИ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Электротехника и электроника

Для специальности 140102 «Теплоснабжение и теплотехническое

оборудование»

Тула 2012

ЛЕКЦИЯ 1

РАЗДЕЛ 1 ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Тема 1.1 Электрическое поле

Любые физические тела содержат элементарные час­тицы, обладающие электрическим зарядом. Заряженные частицы всегда окружены электромагнитным полем и об­ладают определенной массой, энергией и другими свойст­вами, характерными для всех видов механического движе­ния материи.

Электромагнитное поле - это особый вид материи, характеризуемый (в отличие от вещества) непре­рывным распределением в пространстве и оказывающий силовое воздействие на электрически заряженные частицы или заряженные тела. Примером электромагнитного поля являются радиоволны, распространяющиеся в воздухе и пустоте со скоростью около 3 - 10^s м/с.

Различают две физические стороны электромагнитного поля, проявление которых условно рассматривается как самостоятельное электрическое поле и магнитное поле.

Электрическим полем называют особое состояние материи, созданное элементарной материальной частицей, несущей электрические заряды, или каким-либо заряженным электричеством физическим телом в окружающей части пространства.

Электрическое поле проявляется в виде сил, действующей, на заряженные неподвижные частицы и тела. Оно может существовать в различных средах: вакууме, газах, жидкостях или твердых телах, причем возникающие при этом силы зависят от физических свойств среды. Электрическое поле, создаваемое неподвижными в пространстве и не изменяющимися во времени зарядами, называют электростатическим. Электрическое поле характеризуется величинами, используемыми в расчетах.

Интенсивность электрического поля характеризуется силой F его воздействия на единицу положительного за­ряда q₀ и называется напряженностью этого поля (Н/кл)

ع = F/q₀. (1.1)

Если напряженность электрического поля во всех точ­ках одинакова, то оно будет равномерным.

Отношение работы А, совершаемой силами поля на перемещение заряда q₀ из точки поля А в точку Б, к зна­чению заряда называют электрическим напряж е н и е м:

U_АБ = A/q₀. (1-4)

Влияние среды на электрические силы характеризуется величиной ε _а, называемой абсолютной диэлект­рической проницаемостью.

Частицы или тела, заряженные и имеющие одноименные заряды, отталкиваются, а разноименные - притягиваются.

Силы их взаимодействия определяются законом Ку­лона. Сила взаимодействия (притяжения или отталки­вания) между двумя электрическими зарядами прямо пропорциональна произведению их значений и обратно пропор­циональна квадрату расстояния между ними, а также абсолютной диэлектрической проницаемости среды:

F = q₁q₂/(4pl² ε _А)≈ 0, 08 q₁q₂/l² ε _А (1.9)

где F — сила взаимодействия между зарядами, Н; q₁q₂ — электрические заряды, Кл; l — расстояние между зарядами, м.

На рис. 1.1, а, б изображено электрическое поле двух разноименных зарядов. Пунктирными линиями показаны воображаемые силовые ли­нии электрического поля. Принято считать, что сило­вые линии выходят из по­ложительно заряженного тела и входят в отрица­тельно заряженное. В по­ле между двумя параллель­ными пластинами силовые линии представляют собой параллельные прямые. Та­кое поле является рав­номерным.

Рис.1.1. Электрическое поле двух разноименных зарядов:

а- поле двух шариков; б- поле между двумя параллейными пластинами

Важной характеристикой изоляционных материалов яв­ляется также электрическая прочность.

Электрическая прочность есть предель­ная напряженность поля, которую диэлектрик способен выдерживать длительное время без нарушения его цело­сти и потери изолирующих свойств. Электрическая прочность выражается в вольтах на метр (В/м). Превышение предельной напряженности дает разрушение диэлектрика или его пробой.