Yük transferinde elektrik alanın çalışması

Elektrikte herhangi bir ücretalan, kuvvet hareket eder. Bu bağlamda, yük alan içerisinde hareket ettiğinde, elektrik alanının belirli bir işi gerçekleşir. Bu iş nasıl hesaplanır?

Elektrik alanın çalışması, iletken boyunca elektrik yüklerinin transferinden oluşur. İşe harcanan voltaj, akım ve zamanın ürününe eşit olacaktır.

Ohm yasasının formülünü uygulayarak, akımın işleyişini hesaplamak için formülün birkaç farklı çeşidini elde edebiliriz:

A = UIIt = I²R˖t = (U² / R) ˖t.

Enerjinin korunumu yasasına uygun olarakelektrik alanın çalışması, zincirin tek bir parçasının enerjisindeki değişime eşittir; bu durumda, iletken tarafından salınan enerji, akımın çalışmasına eşit olacaktır.

SI sisteminde ifade edelim:

[A] = В˖А˖с = Вт˖с = J

1 kWh = 3,600,000 J.

Deneyi yapacağız. iki aralıklı paralel plakalar A ve B ile oluşturulur ve ters yükler ile yüklenir, aynı alanda, ücret hareketini göz önünde bulundurun. levhası pozitif yüklü olduğunda, bu alanda, bu plakalar dikey uzunluğu boyunca kuvvet çizgilerinin, ve daha sonra alanı E A noktasından B noktasına yönlendirilir

Pozitif yük q'nun, bir rastgele yol boyunca ab = s noktasından b noktasına ilerlediğini varsayalım.

Alandaki yüke etki eden kuvvet, F = qE'ye eşit olacağı için, ücret, alandaki alana göre hareket ettiğinde yapılan iş, eşitlik ile belirlenir:

A = Fs cos α veya A = qFs cos α.

Fakat s = α = d, burada d plakalar arasındaki mesafedir.

Bundan dolayı: A = qEd.

Şimdi, yükün q özünde bir ve b'den acb'ye hareket ettiğini varsayalım. Bu yol boyunca elde edilen elektrik alanın çalışması, ayrı bölümlerinde yapılan işin toplamına eşittir: ac = s₁, cb = s₂, i.e.

A = qEs₁ cos α₁ + qEs₂ cos α₂,

A = qE (s₁ cos α₁ + s₂ cos α₂,).

Ancak, bu durumda, bu durumda, A = qEd.

Ayrıca, ücretin q olduğunu varsayalımSatırdan keyfi bir eğri boyunca a'dan b'ye hareket eder. Belirli bir eğri yol üzerinde yapılan işi hesaplamak için, A ve B levhaları arasındaki alanın, bu düzlemler arasındaki yolun tek tek bölümlerinin düz çizgiler olarak düşünülebilecek birbirine çok yakın paralel düzlemler tarafından katlanması gereklidir.

Bu durumda elektrik alanının çalışması,Bu yol segmentlerinin her birinde üretilen, A₁ = qEd₁ eşittir, burada d₁ iki bitişik düzlem arasındaki mesafedir. Ve tüm yol d boyunca yapılan toplam çalışma, ürünün qE'sine eşit olacak ve d'ye eşit olan d sum'lerin toplamı olacaktır. Böylece ve eğrisel yolun bir sonucu olarak, mükemmel çalışma A = qEd'ye eşit olacaktır.

Bizim tarafımızdan incelenen örneklerYükün herhangi bir noktadan diğerine hareket ettirilmesi üzerindeki elektrik alanın çalışması, hareket yolunun şekline bağlı değildir, fakat sadece bu noktaların alandaki konumuna bağlıdır.

Ek olarak, bu işi biliyoruzbir uzunluğa (l) sahip olan eğimli bir düzlem boyunca vücudu hareket ettirirken yer çekimi ile gerçekleştirilir, vücut yüksekliği, h yükseklikten düştüğünde ve eğik düzlemin yüksekliğindeyken yapılan çalışma ile eşit olacaktır. Bu nedenle, yer çekimi işi, ya da özellikle, vücut yer çekimi alanında hareket ettiğinde çalışır, aynı zamanda yolun şekline bağlı değildir, fakat sadece yolun ilk ve son noktalarının yüksekliğindeki farka bağlıdır.

Dolayısıyla, böyle bir önemli özelliğin sadece homojen değil, aynı zamanda her elektrik alanına da sahip olabileceği kanıtlanabilir. Benzer bir özellik yerçekimi tarafından ele geçirilmiştir.

Bir nokta yükünün bir noktadan diğerine yer değiştirmesi üzerindeki elektrostatik alanın çalışması, doğrusal bir integral ile belirlenir:

A₁₂ = ∫ L₁₂q (Edl),

L₁₂, şarj hareketinin yörüngesidir, dl -yörünge boyunca sonsuz küçük yer değiştirme. Kontur kapalıysa, integral için sembol для kullanılır; Bu durumda devre bypass yönünün seçildiği varsayılır.

Elektrostatik kuvvetlerin çalışması şekle bağlı değildir.yol, ancak sadece yer değiştirme ilk ve son noktalarının koordinatlarından. Sonuç olarak, alan güçlüleri muhafazakârdır ve alanın kendisi potansiyeldir. Kapalı bir yol boyunca herhangi bir muhafazakar kuvvetin çalışmasının sıfır olacağını belirtmek gerekir.