Электрическое поле

Задания и задачи

1. Проанализируйте нормы Конституции РФ и назовите полномочия Российской Федерации, еѐ субъектов, муниципальных образований в сфере финансовой деятельности.

2. На основании ФЗ от 6 октября 2003 г. № 131-ФЗ «Об общих принципах организации местного самоуправления в Российской Федерации» укажите, какие из вопросов местного значения городского округа или муниципального района составляют полномочия в области финансовой деятельности данных муниципальных образований.

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.

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, действую­щих 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 (т.е. неподвижными), называют электростатическим.

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

При перемещении заряда q₀ из одной точки поля в дру­гую, находящуюся на расстоянии l от первой, силами поля совершается работа (Дж):

Отношение работы А, совершаемой силами поля на перемещение заряда q₀ из точки поля а в точку б, к зна­чению заряда называют электрическим напря­жением (В):

Поскольку на пробный электрический заряд +q₀ дей­ствует электрическая сила, способная совершить работу, заряд q₀ обладает потенциальной энергией П. Эта энергия определяется работой, которую может совершить поле, перемещая заряд из данной точки поля (например, из точки А) до его границы. Потенциал φ какой-либо точки поля равен потенциальной энергии единичного положитель­ного заряда, находящегося в этой точке:

В электрическом поле (в воздухе или другом диэлект­рике) имеются точки с различными потенциалами. Таким образом, между двумя точками поля (или цепи) с различ­ными потенциалами существует электрическое напряже­ние, представляющее собой разность электрических потен­циалов:

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

где е₀ — абсолютная диэлектрическая проницаемость ва­куума, равная 8,86-10^-12 Ф/м; е — относительная диэлект­рическая проницаемость (безразмерная величина).

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:

Напряженность поля в диэлект­риках велика, поэтому в электротехнике большое значение имеют изоляционные материалы, используемые для того, чтобы отделить токоведущие части и провода электроуста­новок друг от друга и от земли. Изоляция обеспечивает также безопасность людей от прикосновения к элементам электрических установок, находящимся под напряжением.

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. Чем больше электрическая прочность диэлектрика, тем большую ценность он имеет как изоля­ционный материал. Так, например, электрическая проч­ность (кВ/мм): фарфора — 22—28; кабельной бумаги (су­хой) — 5—10; полиэтилена — 40; резины — 16—20; слю­ды — 95—170.