电力中的电场分析论文_魏新

电力中的电场分析论文_魏新

(身份证号码:51110220001015xxxx)

摘要:电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。电场这种物质与通常的实物不同,它不是由分子原子所组成,但它是客观存在的,电场具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。电场的力的性质表现为:电场对放入其中的电荷有作用力,这种力称为电场力。电场的能的性质表现为:当电荷在电场中移动时,电场力对电荷做功(这说明电场具有能量)。

关键词:电力;电场

引言

法拉第是最早发现通电的导线能绕磁铁旋转以及磁体绕载流导体的运动,第一次实现了电磁运动向机械运动的转换,从而建立了电动机的实验室模型。他发现了电磁感应定律。使人类掌握了电磁运动相互转变以及机械能和电能相互转变的方法,成为现代发电机、电动机、变压器技术的基础。他首先提出了磁力线、电力线的概念,在电磁感应、电化学、静电感应的研究中进一步深化和发展了力线思想,第一次提出场的思想,建立了电场、磁场的概念。

一、基本性质

1.1电场强度是描述电场力特性的物理量

其定义是:放入电场中某一点的电荷受到的电场力F跟它的电量q的比值叫做该点的电场强度,表示该处电场的强弱。在电场中某一点确定了,则该点场强的大小与方向就是一个定值,与放入的检验电荷无关,即使不放入检验电荷,该处的场强大小方向仍不变。检验电荷q充当“测量工具”的作用。某点的E取决于电场本身,(即场源及这点的位置,)与q检的正负,电何量q检和受到的电场力F无关。电场强度是矢量,电场强度的合成按照矢量的合成法则(平行四边形法则和三角形法则)。电场强度和电场力是两个概念,电场强度的大小与方向跟放入的检验电荷无关,而电场力的大小与方向则跟放入的检验电荷有关。

1.2等量同种电荷形成的电场:

(1)两种电荷的连线上;不管是等量同种正电荷还是负电荷,中点O处场强始终为零。

(2)两电荷连线的中垂线上;不管是等量同种正电荷还是负电荷,从中点O处沿中垂面到无穷远处,场强先变大后变小。

(3)关于O点对称的两点场强大小相等,方向相反,电势相等。

1.3等量异种电荷形成的电场:

(1)两电荷的连线上,各点的电场强度方向从正电荷指向负电荷,沿电场线方向场强先变小后变大,从正电荷到负电荷电势逐渐降低。

(2)两电荷连线的中垂线上场强方向相同,且与中垂线垂直,由中点O点到无穷远处,场强一直变小,各点电势相等。

(3)在中垂线上关于中点O对称的两点场强等大同向。

二、静电场

静电场是由静止电荷激发的电场。该静止电荷被称为场源电荷,简称为源电荷。静电场的电场线起始于正电荷且无穷远,终止于无穷远或负电荷。静电场的电场线方向和场源电荷有着密切的关系。当场源电荷为正电荷时,该电场的电场线成发散状;当场源电荷为负电荷时,该电场的电场线成收敛状。其电场力移动电荷做功具有与路径无关的特点。用电势差描述电场的能的性质,或用等势面形象地说明电场的电势的分布。

2.1感应电场

变化磁场激发的电场叫感应电场或涡旋电场。

感应电场的电场线是闭合的,没有起点、终点。闭合的电场线包括变化的磁场。

2.2电场强度

描述某点电场特性的物理量,符号是E,E是矢量。电场强度简称场强,定义为放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,但场强不与q成反比,只是由比值来反映和测定。

场强的方向与正检验电荷的受力方向相同。场强的定义是根据电场对电荷有作用力的特点得出的。对电荷激发的静电场和变化磁场激发的涡旋电场都适用。场强的单位是牛/库或伏/米,两个单位名称不同,但大小一样。场强数值上等于单位电荷在该点受的电场力,场强的方向与正电荷受力方向相同。

电场的特性是对电荷有作用力,这种作用力就是电场力,正电荷受力方向与电场方向相同,负电荷受力方向与电场方向相反。

电场是一种物质,具有能量,场强大处电场的能量大。

已知电场强度可判定电场对电荷的作用力,电介质(绝缘体)的电击穿与场强大小有关。

点电荷的电场强度由点电荷决定,与试探电荷无关。

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真空中点电荷场强公式:E=k×q/r^2

匀强电场场强公式:E=U/d

任何电场中都适用的定义式:E=F/q

介质中点电荷的场强:k×q/r^2;

在匀强电场中,有E=U/d(只适用于匀强电场),U为电势差,单位:伏特/米。电荷在此电场中受到的力为恒力,带电粒子在匀强电场中作匀变速运动。而此电场的等势面与电场线相垂直。

2.3电场线

为形象地描述场强的分布,在电场中人为地画出一些有方向的曲线,曲线上一点的切线方向表示该点电场强度的方向。电场线的疏密程度与该处场强大小成正比。

电场是一种物质,电场线是人为画出的便于形象描述电场分布的辅助工具,并不是客观存在的。

在没有电荷的空间,电场线具有不相交、不中断的特点。

电场线具有下列特性:

(1)切线方向表示该点场强的方向,也是正电荷的受力方向.

(2)静电场电场线有始有终:始于“+”,终止于“-”或无穷远,从正电荷出发到负电荷终止,或从正电荷出发到无穷远处终止,或者从无穷远处出发到负电荷终止.

(3)疏密表示该处电场的强弱,也表示该处场强的大小.越密,则E越强

(4)匀强电场的电场线平行且等间距直线表示.(平行板电容器间的电场,边缘除外)

(5)没有画出电场线的地方不一定没有电场.

(6)静电场的电场线不相交,不终断,不成闭合曲线。

(7)电场线不是电荷运动的轨迹.也不能确定电荷的速度方向。除非三个条件同时满足:①电场线为直线,②v0=0或v0方向与E方向平行。③仅受电场力作用。

2.4电场强度的大小、方向判断技巧;

(1)电场强度的大小的判断技巧

①用电场线的疏密程度进行判断,电场线越密集,场强越大,电场线越稀疏,场强越小。

②根据等差等势面的疏密判定场强大小,等差等势面密集处场强大,稀疏处场强小。

(2)电场强度方向的判断技巧

①某点正电荷所受电场力的方向,即该点的电场强度方向。

②电场强度的方向与电场线的切线在同一条直线上并指向电势降低的方向。

③电场强度的方向垂直等势面并指向电势降低的方向。

2.5电场力

(1)定义:电荷之间的相互作用是通过电场发生的。只要有电荷存在,电荷的周围就存在着电场,电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用,这种力就叫做电场力。

(2)方向:正电荷沿电场线的切线方向,负电荷沿电场线的切线方向的反方向。

(3)计算:电场力的计算公式是F=qE,其中q为点电荷的带电量,E为场强。或由W=Fd,也可以根据电场力做功与在电场力方向上运动的距离来求。电磁学中另一个重要公式W=qU(其中U为两点间电势差)就是由此公式推导得出。

2.6电场力的研究方向:

在未来有电场力的存在航空航天事业会得到长足发展,例如利用电场保护层(可以让飞行器更轻);以及让飞行器依赖电场飞行(而取代现有的发动机);电场在核物质的衰变起作用(让我们能更好的利用能源)。

结束语:电场是一切物理、工业、化学、能源、电子、信息、生物等学科研究的本质对象。只要电荷存在它周围就存在电场,电场是客观存在的,它具有力和能的特性。其存在于带电体周围的传递电荷之间相互作用的特殊媒介物质,电荷间的作用总是通过电场进行的。本文对电场的相关知识进行研究,以期能更好地学习电力电场知识。

参考文献:

[1]孙健,王发民,刘辉.电场高频考点解读[J].2010,(02).

[2]杨新,刘贵应.探究电场强度的求解思维.,2011.

论文作者:魏新

论文发表刊物:《电力设备》2017年第22期

论文发表时间:2017/12/7

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