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Elektrische Felder

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Das elektrische Feld ist grundlegend für Strom und Ladung-Charge Interaktionen zu verstehen und in engem Zusammenhang mit wichtigen Größen wie elektrisches Potential.

Jede geladene Objekt erzeugt ein elektrisches Feld. Die Größe des Feldes ist abhängig von der Menge der Ladung auf das Objekt und die Entfernung zum Objekt in das Feld gemessen wird. Diese Felder üben auch eine Kraft auf andere nahe gelegene Gebühren oder Materialien interessante Phänomene verursacht.

In diesem Video wir werden zunächst die grundlegenden Konzepte in Bezug auf elektrische Felder darauf zurückkommen, und dann zeigen wir ein Experiment, das hilft beim Studium elektrische Felder und die Kräfte, die Gebühren und Materialien in einem Feld auswirken. Zu guter Letzt sehen wir ein paar Anwendungen, die elektrische Felder zu ihrem Vorteil zu nutzen.

Wie bereits erwähnt, erzeugt ein geladenes Objekt ein elektrisches Feld in den umgebenden Raum. Laut Gesetz der Gauss ist die Größe des elektrischen Feldes linear proportional zu der Quelle kostenlos "Q" und umgekehrt proportional zum Quadrat des Abstandes "R" von der Quelle-Ladung; und 'k' ist die Coulomb-Konstante. So verdoppelt die Menge der Quelle kostenlos Ergebnisse im Doppel die Feldstärke. Während der Messung Verdoppelung reduziert Abstand die Feldstärke um viermal.

Das elektrische Feld durch ein geladenes Objekt produziert kann mit fiktive Linien genannt "elektrischen Feldlinien" visualisiert werden. Diese Linien sind eine Sammlung von Pfeilen gezeichnet, um das Ausmaß und die Richtung des Feldes visualisieren. Feldlinien sind in der Regel von einer positiven Quelle kostenlos und kostenpflichtig negative Quelle gerichtet.

Die Gesamtzahl der Feldlinien produziert durch ein geladenes Objekt stellt die Höhe der Gebühr, während die Dichte der Linien an einer bestimmten Stelle im Feld das Ausmaß an dieser Stelle bezeichnet. Daher sind die Linien eng in der Nähe einer geladenen Kugel verpackt, während sie mehr gespreizt in größerer Entfernung von der Quelle sind.

Die Richtung des elektrischen Feldes eine unbekannte Quelle Gebühr wird bestimmt, indem ein Test kostenlos in der Quelle kostenlos Nähe und beobachten, ob der Test kostenlos ist in Richtung angezogen oder Weg von der Quelle kostenlos abgestoßen.

Die Größe dieser Kraft, die 'F' Coulomb'schen Gesetz, welche Zustände, die Kraft ist linear proportional zur elektrischen Feldstärke und der Menge der Ladung auf die Test-Ladung gegeben ist. Richtung: Wenn der Test positiv ist, die Richtung der Kraft auf die Test-Ladung ist dasselbe wie das elektrische Feld. Wenn der Test negativ ist, ist die Richtung der Kraft jedoch entgegengesetzt zu der Feldstärke der Quelle kostenlos.

Elektrische Felder produzieren auch eine elektrische Potentialdifferenz oder einen Spannungsabfall, entlang der Richtung des Feldes. Dieses Phänomen wird in das elektrische Potential Video dieser Sammlung ausführlich diskutiert. Im Gegensatz dazu ist es wichtig zu beachten, dass elektrische Felder auch durch die Anwendung der unterschiedlichen Spannungen auf zwei getrennten Leitungen entstehen. In diesem Fall weist der Feldrichtung aus der höheren Spannung auf die niedrigere Spannung.

Neben geladenen Objekte beeinflussen elektrische Felder auch Materialien, die Ladung neutral, wie Kupferdraht. Alle neutralere Materialien bestehen aus eine riesige und gleicher Menge von positiven und negativen Ladungen. Elektrische Felder üben daher eine Kraft auf jedem dieser Gebühren; führt zu einer Verdrängung der großen Sammlungen in das Material kostenlos. Dies kann dazu führen, dass eine effektive Trennung der positiven und negativen Ladungen und ist bekannt als "Polarisation".

Im nächsten Abschnitt werden wir sehen, wie Feldlinien des elektrischen Feldes durch Anwendung der Spannungen auf zwei verschiedenen Elektrode Konfigurationen erzeugt zu visualisieren. Und im folgenden Abschnitt, dass wir sehen die Wirkung der elektrischen Kräfte und das Phänomen der Polarisation mit Papier, Fell, eine Acryl-Stab und ein Soda können.

Die Demonstration besteht aus einem elektrostatischen Generator wie ein handheld statische Grundstücksaussuche oder van der Graff Generator, zwei Elektroden, die in einer Konfiguration mit konzentrischen Kreisen angeordnet, zwei Elektroden Parallel zu einander, und eine Petrischale oder Beobachtung Tank angeordnet.

Die Beobachtung-Tank ist mit einer viskosen Öl, wie Rizinusöl, und etwa ein halbes Gramm Kopfprodukt Pulver, wie z. B. Grieß Samen gefüllt.

Laden Sie die Beobachtung Tank gefüllt mit Öl und Puder-Emulsion in die Halterung. Als nächstes befestigen Sie die Platte mit der parallelen Elektroden Konfiguration auf den Halter. Mit Kabel verbinden Sie die Elektroden an den negativen und positiven Klemmen des elektrostatischen Generator.

Drehen Sie die Kurbel des Generators mindestens 5 volle dreht, dadurch Schaffung einer Potenzialdifferenz zwischen den zwei Leitern und Aufbau eines elektrischen Feldes. Da das hinzugefügte Pulver Kopfprodukt ist, startet die Flecken Pulver langsam an die elektrischen Feldlinien ausgerichtet sind.

Als nächstes um die Gebühren zu neutralisieren, direkt kurz die positiven und negativen Terminals durch Anschließen eines Kabels zwischen den Terminals. Trennen Sie nach einer Wartezeit von ein paar Sekunden für die Ladung zu zerstreuen das Kurzschließen Kabel von den Anschlüssen. Dann heben Sie die Bereitstellung der Elektrodenplatte aus der Halterung.

Montieren Sie nun die Platte mit den konzentrischen Kreis-Elektrode-Konfiguration auf den Halter. Mischen Sie Öl und Kopfprodukt Pulver in den Tank Beobachtung durch Walzen sorgfältig das Set-up.

Schalten Sie den Generator und Kurbel es mindestens 5 vollen Umdrehungen erstelle ich ein elektrisches Feld zwischen den beiden Dirigenten Ringen. Das Pulver zwischen den Ringen werden strahlenförmig Linien darauf hinweist, dass die elektrischen Feldlinien in dieser Region ähnlich wie die elektrischen Feldlinien unentgeltlich einen Punkt in der Mitte der Ringe sind bilden. Im Gegensatz dazu besitzt das Pulver innerhalb des inneren Kreises keine erkennbare Ausrichtung darauf hinweist, dass keine nennenswerten elektrisches Feld in dieser Region vorhanden ist.

Jetzt sprechen wir über ein Experiment, das veranschaulicht, Polarisation und elektrisches Feld zwingt. Die gemeinsamen Elemente in dieser Demo verwendet werden eine leere Sodadose, eine Acryl-Stab, ein Stück Fell groß genug, um den Stab wickeln und einen Streifen des Papiers.

Ort der leere Soda kann auf seiner Seite, so dass es frei Rollen kann. Wickeln Sie das Stück Fell an der Rute und reiben Sie es Ende mindestens 10 Mal. Durch die Rute reiben, Sie körperlich Übertragung von Elektronen aus dem Fell an der Rute und macht die Rute negativ geladene ermöglicht es, das elektrische Feld benötigt induzieren eine Polarisierung zu generieren.

Bringen Sie den geladenen Stab in der Nähe der leeren Cola-Dose und beobachten Sie die Anzugskräfte auf der Dose zu, wie es beginnt zu Rollen in Richtung der Rute. Und zwar deshalb, weil die Rute elektrisches Feld eine Polarisation auf die Cola-Dose induziert. Kosten gegenüber in Zeichen, die auf der Rute sind die Rute näher gebracht, während Gebühren des gleichen Zeichens Weg von den Stab geschoben werden. Dadurch wird die Rute übt sowohl attraktiv als auch abstoßende Kräfte auf der Dose. Da die entgegengesetzten Ladungen näher an der Rute sind, erleben diese eine stärkere Kraft, die eine attraktive Nettokraft in Richtung der Stab produziert.

Als nächstes bringen Sie die geladenen Stab in der Nähe der Papierstreifen und beobachten Sie das Papier auf den Stab zu biegen. Das attraktive Verhalten ist das Ergebnis der gleichen induzierte Polarisation Auswirkungen, die die Soda verursacht kann um den Stab zu Rollen. Interessant ist, trotz einem Gewicht von deutlich weniger als die Cola-Dose, ist die Gesamtbewegung des Papiers vergleichsweise gering. Dies ist aufgrund der isolierenden Beschaffenheit des Papiers im Vergleich zu der leitfähigen Natur der Dose, führt zu einer viel schwächeren Polarisation.

Elektrische Felder sind allgegenwärtig, seit es sie gibt, wo es Objekte oder Spannungsdifferenzen aufgeladen sind.

Strom oder elektrischem Strom, ist das Ergebnis der elektrische Kraftfelder, die Ladung durch hoch leitfähige Drähte schieben. Auf einer großen Skala handelt es sich um die Weiterleitung von Strom aus Kraftwerken, Wohn-und Geschäftshäuser. In einem kleineren Maßstab ist der Durchgang des elektrischen Stromes durch eine Schaltung grundlegend für jedes elektronische Gerät, wie z. B. eine LED, eine Glühbirne, ein Fan oder ein Computer in Betrieb.

Masse Spectrometery verwendet elektrische Felder um die chemische Zusammensetzung einer Probe zu bestimmen. In diesem Gerät werden zuerst die ionisierten Moleküle durch Anwendung der starke Kräfte, z. B. einen Elektronenstrahl, Plasma oder Laser erzeugt. Diese geladenen Moleküle dann durch eine Reihe von elektrischen Wechselfelder weitergegeben werden. Das Feld übt eine elektrische Kraft auf die Moleküle, die ihre Flugbahn führt zu effektiven Trennung verändert.

Sie habe nur Jupiters Einführung in elektrischen Feldern beobachtet. Sie sollten jetzt die Prinzipien verstehen, die Regeln, die Größe und Richtung der elektrische Felder, wie Sie die elektrischen Feldlinien sichtbar zu machen und wie Polarisation durch ein elektrisches Feld induziert werden kann. Danke fürs Zuschauen!

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