La acción de algunos cuerpos cargados sobre otros cuerpos cargados se lleva a cabo sin su contacto directo, a través de campo eléctrico.

El campo eléctrico es material. Existe independientemente de nosotros y de nuestro conocimiento al respecto.

Un campo eléctrico se crea mediante cargas eléctricas y se detecta con la ayuda de cargas eléctricas mediante la acción de una determinada fuerza sobre ellas.

El campo eléctrico se propaga a una velocidad final de 300.000 km / s en el vacío.

Dado que una de las principales propiedades de un campo eléctrico es su efecto sobre partículas cargadas con cierta fuerza, entonces, para introducir características cuantitativas del campo, es necesario colocar un cuerpo pequeño con una carga q (carga de prueba) en el punto investigado en el espacio. Una fuerza actuará sobre este cuerpo desde el lado del campo.

Si cambia el valor de la carga de prueba, por ejemplo, dos veces, la fuerza que actúa sobre ella también cambiará dos veces.

Cuando el valor de la carga de prueba cambia n veces, la fuerza que actúa sobre la carga también cambia n veces.

La relación de la fuerza que actúa sobre la carga de prueba colocada en este punto campo, a la magnitud de esta carga, es un valor constante y no depende ni de esta fuerza, ni de la magnitud de la carga, o de si hay alguna carga en el punto del campo bajo investigación. Esta relación se designa con una letra y se toma como la característica de fuerza del campo eléctrico. La cantidad física correspondiente se llama fuerza del campo eléctrico .

La tensión muestra qué fuerza actúa desde el lado del campo eléctrico sobre una unidad de carga colocada en un punto dado del campo.

Para encontrar la unidad de tensión, es necesario sustituir las unidades de fuerza - 1 N y carga - 1 C en la ecuación de tensión gobernante. Obtenemos: [E] = 1 N / 1 Cl = 1 N / Cl.

Para mayor claridad, los campos eléctricos en los dibujos se representan usando líneas de fuerza.

Un campo eléctrico puede hacer el trabajo de mover una carga de un punto a otro. Por eso, una carga colocada en un punto dado del campo tiene una reserva de energía potencial.

Las características de energía del campo se pueden ingresar de la misma manera que la introducción de la característica de fuerza.

Cuando cambia el valor de la carga de prueba, no solo cambia la fuerza que actúa sobre ella, sino también la energía potencial de esta carga. La relación entre la energía de la carga de prueba ubicada en un punto dado del campo y el valor de esta carga es un valor constante y no depende ni de la energía ni de la carga.

Para obtener una unidad de potencial, es necesario sustituir unidades de energía - 1 J y una carga - 1 C en la ecuación gobernante de potencial. Obtenemos: [φ] = 1 J / 1 C = 1 V.

Esta unidad tiene su propio nombre de 1 voltio.

El potencial del campo de una carga puntual es directamente proporcional a la magnitud de la carga que crea el campo y es inversamente proporcional a la distancia desde la carga a un punto dado del campo:

Los campos eléctricos en los dibujos también se pueden representar utilizando superficies de igual potencial, llamadas superficies equipotenciales .

Cuando una carga eléctrica se mueve de un punto con un potencial a un punto con un potencial diferente, se hace el trabajo.

Una cantidad física igual a la relación del trabajo de mover una carga de un punto del campo a otro, al valor de esta carga, se llama voltaje electrico :

El voltaje muestra a qué equivale el trabajo realizado por el campo eléctrico cuando una carga de 1 C se mueve de un punto del campo a otro.

La unidad de voltaje, así como de potencial, es 1 V.

El voltaje entre dos puntos del campo ubicados a una distancia d entre sí está relacionado con la intensidad del campo:

En un campo eléctrico uniforme, el trabajo de mover una carga de un punto del campo a otro no depende de la forma de la trayectoria y está determinado solo por la magnitud de la carga y la diferencia de potencial entre los puntos del campo.

Todo el espacio circundante está impregnado de campos electromagnéticos.

Hay fuentes de campos electromagnéticos naturales y artificiales.

Natural fuentes de electro campo magnético:

• electricidad atmosférica;
• emisión de radio del Sol y las galaxias (radiación reliquia distribuida uniformemente en el Universo);
• campos eléctricos y magnéticos de la Tierra.

Fuentes tecnogénico Los campos electromagnéticos son diversos equipos de transmisión, interruptores, filtros separadores de alta frecuencia, sistemas de antenas, instalaciones industriales equipadas con generadores de alta frecuencia (HF), ultra alta frecuencia (UHF) y microondas (microondas).

Fuentes de campos electromagnéticos en producción

Hay dos grandes grupos de fuentes de EMF en producción:

Los efectos peligrosos para los trabajadores pueden deberse a:

• RF EMF (60 kHz - 300 GHz),
• campos eléctricos y magnéticos de frecuencia industrial (50 Hz);
• campos electrostáticos.

Fuentes de ondas de radiofrecuencia son principalmente estaciones de radiodifusión y televisión. La clasificación de las radiofrecuencias se da en la tabla. 1. El efecto de las ondas de radio depende en gran medida de las características de su propagación. Está influenciado por la naturaleza del relieve y cobertura de la superficie terrestre, grandes objetos y estructuras ubicadas en el camino, etc. Los bosques y el terreno irregular absorben y dispersan las ondas de radio.

Tabla 1. Rango de RF

Campos electrostáticos se crean en plantas de energía y durante procesos eléctricos. Dependiendo de las fuentes de formación, pueden existir en forma de un campo electrostático real (el campo de cargas estacionarias). En la industria, los campos electrostáticos se utilizan ampliamente para la limpieza con electro-gas, separación electrostática de minerales y materiales, revestimiento electrostático y materiales poliméricos... La electricidad estática se genera durante la fabricación, prueba, transporte y almacenamiento de dispositivos semiconductores y circuitos integrados, pulido y pulido de carcasas para receptores de radio y televisión, en las salas de los centros de computación, en equipos de duplicación, así como en varios otros procesos donde se utilizan materiales dieléctricos. Las cargas electrostáticas y los campos electrostáticos creados por ellas pueden ocurrir cuando los fluidos dieléctricos y algunos materiales a granel se mueven a través de las tuberías, vertiendo fluidos dieléctricos, enrollar películas o papel en un rollo.

Campos magnéticos son creados por electroimanes, solenoides, instalaciones de tipo capacitor, imanes fundidos y sinterizados y otros dispositivos.

Fuentes de campos eléctricos

Cualquier fenómeno electromagnético, considerado en su conjunto, se caracteriza por dos lados: eléctrico y magnético, entre los cuales existe una estrecha conexión. El campo electromagnético también siempre tiene dos lados interconectados: el campo eléctrico y el campo magnético.

Una fuente de campos eléctricos de frecuencia industrial. son las partes portadoras de corriente de las instalaciones eléctricas operativas (líneas eléctricas, inductancias, condensadores de instalaciones térmicas, líneas de alimentación, generadores, transformadores, electroimanes, solenoides, instalaciones de impulsos de tipo semiperiódico o condensador, imanes fundidos y sinterizados, etc.) . La exposición prolongada a un campo eléctrico en el cuerpo humano puede causar la interrupción del estado funcional de los sistemas nervioso y cardiovascular, que se expresa en un aumento de la fatiga, disminución de la calidad del trabajo, dolor en el corazón, cambios en la presión arterial y el pulso.

Para un campo eléctrico de frecuencia industrial de acuerdo con GOST 12.1.002-84, el nivel máximo permisible de intensidad del campo eléctrico, en el que no está permitido permanecer sin el uso de equipo de protección especial durante toda la jornada laboral, es 5 kV / m. En el intervalo de más de 5 kV / ma 20 kV / m inclusive, el tiempo de residencia permisible T (h) se determina mediante la fórmula T = 50 / E - 2, donde E es la intensidad del campo activo en el área controlada, kV / m. Con una intensidad de campo superior a 20 kV / m hasta 25 kV / m, el tiempo que pasa el personal en el campo no debe exceder los 10 minutos. El valor máximo permitido de la intensidad del campo eléctrico se establece en 25 kV / m.

Si es necesario determinar la intensidad máxima de campo eléctrico permisible para un tiempo de residencia dado en él, el nivel de intensidad en kV / m se calcula usando la fórmula E - 50 / (T + 2), donde T es el tiempo pasado en el campo eléctrico, h.

Los principales tipos de medios de protección colectiva contra la influencia de un campo eléctrico de corrientes de frecuencia industrial son los dispositivos de blindaje, una parte integral de una instalación eléctrica diseñada para proteger al personal en celdas abiertas y en líneas eléctricas aéreas (Fig.1).

El dispositivo de blindaje es necesario cuando se inspecciona el equipo y durante la conmutación operativa, se monitorea la producción del trabajo. Estructuralmente, los dispositivos de protección se fabrican en forma de marquesinas, toldos o tabiques hechos de cuerdas metálicas. varillas, redes. Los dispositivos de protección deben ser anticorrosivos y estar conectados a tierra.

Arroz. 1. Pabellón blindado sobre el paso al edificio.

Para protegerse contra la influencia de un campo eléctrico de corrientes de frecuencia industrial, también se utilizan trajes de blindaje, que están hechos de un tejido especial con hilos metalizados.

Fuentes de campos electrostáticos

En las empresas, las sustancias y materiales con propiedades dieléctricas se utilizan y obtienen ampliamente, lo que contribuye a la generación de cargas de electricidad estática.

La electricidad estática se genera por fricción (contacto o separación) de dos dieléctricos entre sí o dieléctricos contra metales. Al mismo tiempo, las cargas eléctricas pueden acumularse en las sustancias de fricción, que se escurren fácilmente al suelo si el cuerpo es conductor de electricidad y está conectado a tierra. En los dieléctricos, las cargas eléctricas se mantienen durante mucho tiempo, por lo que se denominan electricidad estática.

El proceso de aparición y acumulación de cargas eléctricas en sustancias se llama electrificación.

El fenómeno de la electrificación estática se observa en los siguientes casos principales:

• en el arroyo y al salpicar líquidos;
• en una corriente de gas o vapor;
• al contacto y posterior eliminación de dos sólidos
• Cuerpos disímiles (electrificación por contacto).

Una descarga de electricidad estática ocurre cuando la intensidad del campo electrostático sobre la superficie de un dieléctrico o conductor, debido a la acumulación de cargas en ellos, alcanza un valor crítico (ruptura). Para el aire, la tensión de ruptura es de 30 kV / cm.

Las personas que trabajan en la zona afectada por el campo electrostático tienen una variedad de trastornos: irritabilidad, dolor de cabeza, alteración del sueño, pérdida de apetito, etc.

Los niveles permisibles de intensidad de los campos electrostáticos están establecidos por GOST 12.1.045-84 “Campos electrostáticos. Niveles admisibles en los lugares de trabajo y requisitos de control "y las Normas sanitarias e higiénicas para la intensidad de campo electrostática admisible (GN 1757-77).

Estos actos legales reglamentarios se aplican a los campos electrostáticos creados durante la operación de instalaciones eléctricas de corriente continua de alto voltaje y la electrificación de materiales dieléctricos, y establecen niveles permisibles de intensidad de campo electrostático en los lugares de trabajo del personal, así como Requerimientos generales a los equipos de control y protección.

Los niveles permisibles de intensidad de los campos electrostáticos se establecen en función del tiempo de permanencia en el lugar de trabajo. El nivel máximo permitido de intensidad de campos electrostáticos es de 60 kV / m durante 1 hora.

Cuando la intensidad de los campos electrostáticos es inferior a 20 kV / m, el tiempo de residencia en los campos electrostáticos no está regulado.

En el rango de voltaje de 20 a 60 kV / m, el tiempo permitido por el personal en un campo electrostático sin equipo de protección depende del nivel de voltaje específico en el lugar de trabajo.

Las medidas de protección contra la electricidad estática tienen como objetivo prevenir la aparición y acumulación de cargas de electricidad estática, creando las condiciones para la disipación de las cargas y eliminando el peligro de sus efectos nocivos. Medidas de protección básicas:

• prevención de la acumulación de cargas en las partes eléctricamente conductoras del equipo, que se logra mediante la puesta a tierra del equipo y las comunicaciones, en las que pueden aparecer cargas (dispositivos, tanques, tuberías, transportadores, dispositivos de descarga, pasos elevados, etc.);
• reducción de la resistencia eléctrica de las sustancias procesadas;
• el uso de neutralizadores de electricidad estática que crean iones positivos y negativos cerca de superficies electrificadas. Los iones que llevan una carga opuesta a la carga superficial son atraídos y neutralizan la carga. Según el principio de funcionamiento, los neutralizadores se dividen en los siguientes tipos: descarga de corona(inducción y alta tensión), radioisótopo, cuya acción se basa en la ionización del aire por radiación alfa de plutonio-239 y radiación beta de prometio-147, aerodinámico, que representa un expansor de cámara, en el que se generan iones mediante radiación ionizante o descarga corona, que luego son suministrados por un flujo de aire al lugar de formación de cargas de electricidad estática;
• reduciendo la intensidad de la electricidad estática. Se logra mediante la selección adecuada de la velocidad de movimiento de las sustancias, excluyendo la pulverización, trituración y pulverización de sustancias, eliminación de carga electrostática, selección de superficies de fricción, purificación de gases y líquidos combustibles de impurezas;
• Drenaje de cargas de electricidad estática que se acumulan en las personas. Esto se logra dotando a los trabajadores de calzado conductor y batas antiestáticas, el dispositivo de pisos eléctricamente conductores o áreas con toma de tierra, plataformas y plataformas de trabajo. puesta a tierra de manijas de puertas, pasamanos de escaleras, manijas de dispositivos, máquinas y aparatos.

Fuentes de campo magnético

Los campos magnéticos de frecuencia industrial (MF) surgen alrededor de cualquier instalación eléctrica y conductores de frecuencia industrial. Cuanto mayor sea la corriente, mayor será la intensidad del campo magnético.

Los campos magnéticos pueden ser constantes, pulsados, de baja frecuencia (hasta 50 Hz) y variables. La acción del MP puede ser continua e intermitente.

El grado de influencia del MF depende de su intensidad máxima en el espacio de trabajo de un dispositivo magnético o en la zona de influencia de un imán artificial. La dosis recibida por una persona depende de la ubicación del lugar de trabajo en relación con el MP y el modo de trabajo. Los MF constantes no provocan influencias subjetivas. Bajo la acción de la variable MF se observan sensaciones visuales características, los denominados fosfenos, que desaparecen en el momento del cese de la exposición.

Con trabajo constante en condiciones de exposición a MF que superan los niveles máximos permisibles, se desarrollan disfunciones de los sistemas nervioso, cardiovascular y respiratorio, del tracto digestivo y cambios en la composición de la sangre. Con un efecto predominantemente local, los trastornos vegetativos y tróficos pueden ocurrir, por regla general, en el área del cuerpo que está bajo la influencia directa del MP (con mayor frecuencia las manos). Se manifiestan por una sensación de picor, palidez o cianosis de la piel, hinchazón y engrosamiento de la piel, en algunos casos se desarrolla hiperqueratosis (queratinización).

La fuerza del MP en el lugar de trabajo no debe exceder los 8 kA / m. La fuerza de una línea de transmisión de energía MP con un voltaje de hasta 750 kV generalmente no excede los 20-25 A / m, lo que no representa un peligro para los humanos.

Fuentes de radiación electromagnética.

Las fuentes de radiación electromagnética en una amplia gama de frecuencias (super- e infra-baja frecuencia, radiofrecuencia, infrarrojos, visible, ultravioleta, rayos X - Tabla 2) son potentes estaciones de radio, antenas, generadores de microondas, inducción y calentamiento dieléctrico. instalaciones, radares, láseres, dispositivos de medición y monitoreo, instalaciones de investigación, dispositivos y dispositivos médicos de alta frecuencia, computadoras personales electrónicas (PC), terminales de visualización de video en tubos de rayos catódicos, utilizados tanto en la industria, investigación científica y en la vida cotidiana.

Los hornos microondas, televisores, teléfonos móviles y teléfonos inalámbricos también son fuentes de mayores peligros de radiación electromagnética.

Cuadro 2. Espectro de radiación electromagnética

Radiación de baja frecuencia

Los sistemas de producción son fuentes de radiación de baja frecuencia. transmisión y distribución de electricidad (centrales eléctricas, subestaciones transformadoras, sistemas y líneas de transmisión de energía), redes eléctricas de edificios residenciales y de oficinas, transporte eléctrico y su infraestructura.

Con la exposición prolongada a radiación de baja frecuencia, pueden producirse dolores de cabeza, cambios en la presión arterial, fatiga, caída del cabello, uñas quebradizas, pérdida de peso y una disminución persistente de la capacidad de trabajo.

Para proteger contra la radiación de baja frecuencia, ya sea fuentes de radiación (Fig. 2) o áreas donde una persona puede protegerse.

Arroz. 2. Blindaje: a - inductor; b - condensador

Fuentes de radiación de radiofrecuencia

Las fuentes de RF EMF son:

• en el rango de 60 kHz - 3 MHz - elementos no blindados de equipos para el procesamiento por inducción de metal (inyección, recocido, fusión, soldadura, soldadura, etc.) y otros materiales, así como equipos y dispositivos utilizados en radiocomunicaciones y radiodifusión;
• en el rango de 3 MHz - 300 MHz - elementos no blindados de equipos y dispositivos utilizados en comunicaciones de radio, radiodifusión, televisión, medicina, así como equipos para calentar dieléctricos;
• en el rango 300 MHz - 300 GHz - elementos no blindados de equipos e instrumentos utilizados en radar, radioastronomía, espectroscopia de radio, fisioterapia, etc. La exposición prolongada a ondas de radio en varios sistemas del cuerpo humano tiene diferentes consecuencias.

Las desviaciones más características en el sistema nervioso central y el sistema cardiovascular humano cuando se exponen a ondas de radio de todos los rangos son. Quejas subjetivas: dolor de cabeza frecuente, somnolencia o insomnio, fatiga, debilidad, sudoración excesiva, pérdida de memoria, distracción, mareos, oscurecimiento de los ojos, sensación irrazonable de ansiedad, miedo, etc.

La influencia del campo electromagnético del rango de onda media con exposición prolongada a se manifiesta en procesos excitadores, violación de reflejos positivos. Se notan cambios en la sangre, hasta leucocitosis. Disfunción del hígado, cambios distróficos en el cerebro, órganos internos y el sistema reproductivo.

El campo electromagnético de longitud de onda corta provoca cambios en la corteza suprarrenal, el sistema cardiovascular, los procesos bioeléctricos de la corteza cerebral.

Los campos electromagnéticos de VHF provocan cambios funcionales en los sistemas nervioso, cardiovascular, endocrino y otros del cuerpo.

El grado de peligro de la influencia de la radiación de microondas en una persona depende de la potencia de la fuente de radiación electromagnética, el modo de funcionamiento de los emisores, caracteristicas de diseño dispositivo emisor, parámetros EMF, densidad de flujo de energía, intensidad de campo, tiempo de exposición, tamaño de la superficie irradiada, propiedades individuales de una persona, ubicación de los lugares de trabajo y efectividad de las medidas de protección.

Distinguir entre los efectos térmicos y biológicos de la radiación de microondas.

El efecto térmico es consecuencia de la absorción de la energía de los campos electromagnéticos de la radiación de microondas. Cuanto mayor sea la intensidad del campo y mayor sea el tiempo de exposición, más pronunciado será el efecto térmico. Cuando la densidad del flujo de energía es W - 10 W / m 2, el cuerpo no puede hacer frente a la eliminación del calor, la temperatura corporal aumenta y comienzan procesos irreversibles.

El efecto biológico (específico) se manifiesta en el debilitamiento de la actividad biológica de las estructuras proteicas, la violación del sistema cardiovascular y el metabolismo. Este efecto se manifiesta cuando la intensidad de la EMF es menor que el umbral térmico, que es igual a 10 W / m 2.

La exposición a la radiación de microondas EMF es especialmente dañina para los tejidos con un sistema vascular poco desarrollado o con circulación sanguínea insuficiente (ojos, cerebro, riñones, estómago, bilis y vejiga). La irradiación de los ojos puede producir opacidad del cristalino (cataratas) y quemaduras en la córnea.

Para garantizar la seguridad del trabajo por fuentes de ondas electromagnéticas, se lleva a cabo un control sistemático de los parámetros estandarizados reales en los lugares de trabajo y en los lugares donde el personal puede estar ubicado. El control se lleva a cabo midiendo la fuerza de los campos eléctricos y magnéticos, así como midiendo la densidad del flujo de energía.

La protección del personal contra la exposición a ondas de radio se aplica en todo tipo de trabajo si las condiciones de trabajo no cumplen con los requisitos de las normas. Esta protección se realiza de las siguientes formas:

• cargas emparejadas y absorbedores de potencia, que reducen la intensidad y densidad del campo del flujo de energía de las ondas electromagnéticas;
• blindar el lugar de trabajo y la fuente de radiación;
• colocación racional de equipos en la sala de trabajo;
• selección de modos racionales de funcionamiento del equipo y el modo de trabajo del personal.

El uso más eficaz de cargas adaptadas y absorbedores de potencia (equivalentes de antena) en la fabricación, ajuste y prueba de bloques individuales y complejos de equipos.

Un medio eficaz de protección contra los efectos de la radiación electromagnética es el blindaje de las fuentes de radiación y el lugar de trabajo con pantallas que absorben o reflejan la energía electromagnética. La elección del diseño de la pantalla depende de la naturaleza. proceso tecnológico, fuente de energía, rango de longitud de onda.

Los materiales altamente conductores se utilizan para hacer pantallas reflectantes, como metales (en forma de paredes sólidas) o telas de algodón con base de metal... Las pantallas de metal sólido son las más efectivas e incluso con un grosor de 0,01 mm proporcionan una atenuación del campo electromagnético de aproximadamente 50 dB (100.000 veces).

Para la fabricación de pantallas absorbentes se utilizan materiales con baja conductividad eléctrica. Las pantallas absorbentes están hechas en forma de láminas de caucho prensadas de una composición especial con puntas cónicas sólidas o huecas, así como en forma de placas de caucho porosas rellenas de carbonil hierro, con prensado malla de metal... Estos materiales se pegan al marco o a la superficie del equipo radiante.

Una importante medida preventiva para protegerse de las radiaciones electromagnéticas es el cumplimiento de los requisitos para la colocación de equipos y para la creación de locales en los que existan fuentes de radiación electromagnética.

La protección del personal contra la sobreexposición se puede lograr colocando generadores de HF, UHF y UHF, así como transmisores de radio en salas especialmente diseñadas.

Las pantallas de las fuentes de radiación y los lugares de trabajo están bloqueadas con dispositivos de desconexión, lo que permite excluir el funcionamiento del equipo radiante cuando la pantalla está abierta.

Los niveles permisibles de exposición para los trabajadores y los requisitos para el monitoreo en los lugares de trabajo de campos electromagnéticos de radiofrecuencias se establecen en GOST 12.1.006-84.

mi, que es su característica de fuerza: la fuerza del campo electrostático muestra qué tan fuerte actúa el campo electrostático sobre una sola carga eléctrica positiva colocada en un punto dado del campo. La dirección del vector de tensión coincide con la dirección de la fuerza que actúa sobre la carga positiva y es opuesta a la dirección de la fuerza que actúa sobre la carga negativa.

Un campo electrostático es estacionario (constante) si su fuerza no cambia con el tiempo. Los campos electrostáticos estacionarios se crean mediante cargas eléctricas estacionarias.

Un campo electrostático es uniforme si el vector de su intensidad es el mismo en todos los puntos del campo, si el vector de intensidad en diferentes puntos es diferente, el campo no es homogéneo. Los campos electrostáticos homogéneos son, por ejemplo, los campos electrostáticos de un plano final cargado uniformemente y un condensador plano lejos de los bordes de sus placas.

Una de las propiedades fundamentales del campo electrostático es que el trabajo de las fuerzas del campo electrostático cuando la carga se mueve de un punto del campo a otro no depende de la trayectoria del movimiento, sino que está determinado únicamente por la posición del campo. puntos de inicio y finalización y la magnitud de la carga. En consecuencia, el trabajo de las fuerzas del campo electrostático cuando la carga se mueve a lo largo de cualquier camino cerrado es cero. Los campos de fuerza con esta propiedad se denominan potenciales o conservadores. Es decir, el campo electrostático es un campo de potencial, cuya característica energética es el potencial electrostático asociado con el vector de intensidad. mi proporción:

E = -gradj.

Para una representación gráfica de un campo electrostático, se utilizan líneas de fuerza (líneas de tensión): líneas imaginarias, tangentes a las cuales coinciden con la dirección del vector de intensidad en cada punto del campo.

Para campos electrostáticos, se observa el principio de superposición. Cada carga eléctrica crea un campo eléctrico en el espacio, independientemente de la presencia de otras cargas eléctricas. La fuerza del campo resultante creado por el sistema de cargas es igual a la suma geométrica de las intensidades de los campos creados en un punto dado por cada una de las cargas por separado.

Cualquier carga en el espacio circundante crea un campo electrostático. Para detectar un campo en cualquier punto, es necesario colocar una carga de prueba puntual en el punto de observación, una carga que no distorsiona el campo investigado (no causa una redistribución de las cargas que crean el campo).

El campo creado por una carga puntual solitaria q, es esféricamente simétrica. El módulo de tensión de una carga puntual solitaria en el vacío utilizando la ley de Coulomb se puede representar como:

E = q / 4pe sobre r 2.

Donde e aproximadamente - constante eléctrica, = 8, 85. 10-12 F / m.

La ley de Coulomb, establecida con la ayuda del equilibrio de torsión creado por él (ver. Equilibrio de Coulomb), es una de las leyes básicas que describen el campo electrostático. Establece la relación entre la fuerza de interacción de las cargas y la distancia entre ellas: la fuerza de interacción de dos cuerpos puntuales estacionarios cargados en el vacío es directamente proporcional al producto de los módulos de cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. entre ellos.

Esta fuerza se llama Coulomb y el campo se llama Coulomb. En un campo de Coulomb, la dirección del vector depende del signo de la carga Q: si Q> 0, entonces el vector se dirige a lo largo del radio desde la carga, si Q? veces (? es la constante dieléctrica del medio) es menor que en el vacío.

La ley de Coulomb establecida experimentalmente y el principio de superposición permiten describir completamente el campo electrostático de un sistema de cargas dado en el vacío. Sin embargo, las propiedades del campo electrostático se pueden expresar de otra forma más general, sin recurrir al concepto de campo de Coulomb de una carga puntual. Un campo eléctrico se puede caracterizar por el valor del flujo del vector de intensidad del campo eléctrico, que se puede calcular de acuerdo con el teorema de Gauss. El teorema de Gauss establece una relación entre el flujo de la intensidad del campo eléctrico a través de una superficie cerrada y la carga dentro de esta superficie. El flujo de intensidad depende de la distribución del campo sobre la superficie de un área particular y es proporcional a la carga eléctrica dentro de esta superficie.

Si un conductor aislado se coloca en un campo eléctrico, entonces con cargas gratuitas q una fuerza actuará en el conductor. Como resultado, se produce un movimiento a corto plazo de cargas libres en el conductor. Este proceso terminará cuando el campo eléctrico intrínseco de las cargas que han surgido en la superficie del conductor compense por completo el campo externo, es decir, se establezca una distribución de equilibrio de cargas, en la que el campo electrostático dentro del conductor se vuelve cero: en todos los puntos dentro del conductor mi= 0, es decir, no hay campo. Las líneas de fuerza del campo electrostático fuera del conductor en las inmediaciones de su superficie son perpendiculares a la superficie. Si esto no fuera así, entonces habría un componente de la intensidad del campo, una corriente fluiría a lo largo de la superficie del conductor y a lo largo de la superficie. Las cargas están ubicadas solo en la superficie del conductor, mientras que todos los puntos en la superficie del conductor tienen el mismo valor de potencial. La superficie de un conductor es una superficie equipotencial. Si hay una cavidad en el conductor, entonces el campo eléctrico en él también es igual a cero; La protección electrostática de los dispositivos eléctricos se basa en esto.

Si se coloca un dieléctrico en un campo electrostático, entonces tiene lugar un proceso de polarización en él: el proceso de orientación de los dipolos o la aparición de dipolos orientados a lo largo del campo bajo la influencia de un campo eléctrico. En un dieléctrico homogéneo, el campo electrostático debido a la polarización (ver. Polarización dieléctrica) disminuye a? una vez.

Campo electrostático campo electrostático

campo eléctrico de cargas eléctricas estacionarias.

CAMPO ELECTROSTÁTICO

CAMPO ELECTROSTÁTICO, el campo eléctrico de cargas eléctricas estacionarias e inmutables a lo largo del tiempo, que interactúa entre ellas.
El campo electrostático se caracteriza por la fuerza del campo eléctrico. (cm. VOLTAJE DE CAMPO ELÉCTRICO) E, que es su característica de fuerza: la fuerza del campo electrostático muestra la fuerza con la que el campo electrostático actúa sobre una sola carga eléctrica positiva (cm. CARGA ELÉCTRICA) colocado en un punto dado del campo. La dirección del vector de tensión coincide con la dirección de la fuerza que actúa sobre la carga positiva y es opuesta a la dirección de la fuerza que actúa sobre la carga negativa.
Un campo electrostático es estacionario (constante) si su fuerza no cambia con el tiempo. Los campos electrostáticos estacionarios se crean mediante cargas eléctricas estacionarias.
Un campo electrostático es uniforme si el vector de su intensidad es el mismo en todos los puntos del campo, si el vector de intensidad en diferentes puntos es diferente, el campo no es homogéneo. Los campos electrostáticos homogéneos son, por ejemplo, los campos electrostáticos de un plano finito con carga uniforme y un condensador plano. (cm. CONDENSADOR (eléctrico)) lejos de los bordes de sus platos.
Una de las propiedades fundamentales del campo electrostático es que el trabajo de las fuerzas del campo electrostático cuando la carga se mueve de un punto del campo a otro no depende de la trayectoria del movimiento, sino que está determinado únicamente por la posición del campo. puntos de inicio y finalización y la magnitud de la carga. En consecuencia, el trabajo de las fuerzas del campo electrostático cuando la carga se mueve a lo largo de cualquier camino cerrado es cero. Los campos de fuerza con esta propiedad se denominan potenciales o conservadores. Es decir, el campo electrostático es un campo potencial, cuya característica energética es el potencial electrostático (cm. POTENCIAL ELECTROSTÁTICO) asociado con el vector de intensidad E por la relación:
E = -gradj.
Las líneas de fuerza se utilizan para representar gráficamente el campo electrostático. (cm. LÍNEAS ELÉCTRICAS)(líneas de tensión) - líneas imaginarias, tangentes a las cuales coinciden con la dirección del vector de intensidad en cada punto del campo.
Para campos electrostáticos, se observa el principio de superposición. (cm. PRINCIPIO DE SUPERPOSICIÓN)... Cada carga eléctrica crea un campo eléctrico en el espacio, independientemente de la presencia de otras cargas eléctricas. La fuerza del campo resultante creado por el sistema de cargas es igual a la suma geométrica de las intensidades de los campos creados en un punto dado por cada una de las cargas por separado.
Cualquier carga en el espacio circundante crea un campo electrostático. Para detectar un campo en cualquier punto, es necesario colocar una carga de prueba puntual en el punto de observación, una carga que no distorsiona el campo investigado (no causa una redistribución de las cargas que crean el campo).
El campo creado por una carga puntual solitaria q es esféricamente simétrica. Módulo de resistencia de una carga puntual solitaria en el vacío utilizando la ley de Coulomb (cm. LEY PENDIENTE) se puede representar como:
E = q / 4pe sobre r 2.
Donde e aproximadamente - constante eléctrica, = 8.85. 10-12 F / m.
Ley de Coulomb, establecida con la ayuda del equilibrio de torsión creado por él (ver. Escalas de Coulomb (cm. LIBRA COLGANTE)), es una de las leyes básicas que describen el campo electrostático. Establece la relación entre la fuerza de interacción de las cargas y la distancia entre ellas: la fuerza de interacción de dos cuerpos puntuales estacionarios cargados en el vacío es directamente proporcional al producto de los módulos de cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia. entre ellos.
Esta fuerza se llama Coulomb y el campo se llama Coulomb. En un campo de Coulomb, la dirección del vector depende del signo de la carga Q: si Q> 0, entonces el vector se dirige a lo largo del radio desde la carga, si Q ( cm. PERMEABILIDAD DIELÉCTRICA) del medio) es menor que en el vacío.
La ley de Coulomb establecida experimentalmente y el principio de superposición permiten describir completamente el campo electrostático de un sistema de cargas dado en el vacío. Sin embargo, las propiedades del campo electrostático se pueden expresar de otra forma más general, sin recurrir al concepto de campo de Coulomb de una carga puntual. Un campo eléctrico se puede caracterizar por el valor del flujo del vector de intensidad del campo eléctrico, que se puede calcular de acuerdo con el teorema de Gauss. (cm. TEOREMA DE GAUSS)... El teorema de Gauss establece una relación entre el flujo de la intensidad del campo eléctrico a través de una superficie cerrada y la carga dentro de esta superficie. El flujo de intensidad depende de la distribución del campo sobre la superficie de un área particular y es proporcional a la carga eléctrica dentro de esta superficie.
Si un conductor aislado se coloca en un campo eléctrico, entonces una fuerza actuará sobre las cargas libres q en el conductor. Como resultado, se produce un movimiento a corto plazo de cargas libres en el conductor. Este proceso terminará cuando el campo eléctrico intrínseco de las cargas que han surgido en la superficie del conductor compense completamente el campo externo, es decir, se establezca una distribución de equilibrio de cargas, en la cual el campo electrostático dentro del conductor se vuelve cero: en todos los puntos dentro del conductor E = 0, entonces no hay campo. Las líneas de fuerza del campo electrostático fuera del conductor en las inmediaciones de su superficie son perpendiculares a la superficie. Si esto no fuera así, entonces habría un componente de la intensidad del campo, una corriente fluiría a lo largo de la superficie del conductor y a lo largo de la superficie. Las cargas están ubicadas solo en la superficie del conductor, mientras que todos los puntos en la superficie del conductor tienen el mismo valor de potencial. La superficie del conductor es la superficie equipotencial (cm. SUPERFICIE EQUIPOTENCIAL)... Si hay una cavidad en el conductor, entonces el campo eléctrico en él también es igual a cero; La protección electrostática de los dispositivos eléctricos se basa en esto.
Si se coloca un dieléctrico en un campo electrostático, entonces se lleva a cabo un proceso de polarización en él: el proceso de orientación de los dipolos. (cm. DIPOLE) o la aparición de dipolos orientados a lo largo del campo bajo la influencia de un campo eléctrico. En un dieléctrico homogéneo, el campo electrostático debido a la polarización (ver Polarización de dieléctricos) disminuye en? una vez.

diccionario enciclopédico. 2009 .

Vea qué es un "campo electrostático" en otros diccionarios:

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El campo electrostático es un campo creado por cargas eléctricas que están estacionarias en el espacio y constantes en el tiempo (en ausencia de corrientes eléctricas). Un campo eléctrico es un tipo especial de materia asociada con ... ... Wikipedia

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Campo eléctrico de cargas eléctricas estacionarias ... Diccionario enciclopédico grande

Campo electrostático- un conjunto de fenómenos asociados a la aparición, preservación y relajación de una carga eléctrica gratuita en la superficie y volumen de sustancias, materiales, productos ... Fuente: MSanPiN 001 96. Normas sanitarias para niveles permisibles de factores físicos ... Terminología oficial

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campo electrostático- elektrostatinis laukas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Nejudančių elektringųjų dalelių elektrinis laukas. atitikmenys: angl. campo electrostático vok. elektrostatisches Feld, n rus. campo electrostático, n pranc. ... ... Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

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El campo eléctrico de cargas eléctricas estacionarias, que interactúa entre ellas. Como un campo eléctrico alterno, un campo eléctrico se caracteriza por la fuerza del campo eléctrico E: la relación entre la fuerza que actúa sobre la carga y ... ... Gran enciclopedia soviética

Libros

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Un campo eléctrico es un campo vectorial que actúa alrededor de partículas con carga eléctrica. Forma parte del campo electromagnético. Se caracteriza por la ausencia de visualización real. Es invisible y solo puede verse como resultado de una acción enérgica, a la que reaccionan otros cuerpos cargados con polos opuestos.

Cómo funciona y funciona un campo eléctrico

De hecho, el campo es un estado especial de la materia. Su acción se manifiesta en la aceleración de cuerpos o partículas que tienen carga eléctrica. Sus rasgos característicos incluyen:

• Actuar solo en presencia de una carga eléctrica.
• Falta de límites.
• La presencia de una cierta cantidad de impacto.
• La capacidad de determinar solo por el resultado de la acción.

El campo está indisolublemente ligado a las cargas que se encuentran en una partícula o cuerpo en particular. Puede formarse en dos casos. El primero prevé su aparición alrededor de cargas eléctricas, y el segundo cuando las ondas electromagnéticas se mueven, cuando cambia el campo electromagnético.

Los campos eléctricos actúan sobre partículas cargadas eléctricamente estacionarias en relación con el observador. Como resultado, reciben una influencia contundente. Un ejemplo del impacto del campo se puede observar en la vida cotidiana. Para hacer esto, basta con crear una carga eléctrica. Los libros de texto de física sugieren para esto ejemplo más simple cuando el dieléctrico roza el producto de lana. Es muy posible obtener el campo tomando un bolígrafo de plástico y frotándolo en su cabello. Se forma una carga en su superficie, lo que da lugar a la aparición de un campo eléctrico. Como resultado, el mango atrae pequeñas partículas. Si se presenta en trozos de papel finamente rasgados, se sentirán atraídos por él. El mismo resultado se puede lograr con un peine de plástico.

Un ejemplo común de la manifestación de un campo eléctrico es la formación de pequeños destellos de luz al quitarse la ropa hecha de materiales sintéticos. Como resultado de estar en el cuerpo, las fibras dieléctricas acumulan cargas a su alrededor. Cuando se quita dicha prenda, el campo eléctrico se somete a diversas fuerzas de impacto, lo que conduce a la formación de destellos de luz. Esto es especialmente cierto para ropa de invierno especialmente suéteres y bufandas.

Propiedades de campo

Se utilizan 3 indicadores para caracterizar el campo eléctrico:

• Potencial.
• Tensión.
• Voltaje.

Potencial

Esta propiedad es una de las principales. Potencial indica la cantidad de energía almacenada que se utiliza para mover cargas. A medida que cambian, se desperdicia energía, acercándose gradualmente a cero. Un resorte de acero ordinario puede ser una analogía visual de este principio. En una posición tranquila, no tiene potencial, pero solo hasta que se comprime. De tal impacto, recibe la energía de contraataque, por lo tanto, después del cese de la influencia, definitivamente se enderezará. Cuando se suelta el resorte, se endereza instantáneamente. Si hay objetos en su camino, comenzará a moverlos. Volviendo directamente al campo eléctrico, el potencial se puede comparar con las fuerzas aplicadas para enderezar.

El campo eléctrico tiene energía potencial, lo que lo hace capaz de realizar un cierto efecto. Pero al mover una carga en el espacio, agota sus recursos. En el mismo caso, si el movimiento de la carga dentro del campo se lleva a cabo bajo la influencia de una fuerza externa, entonces el campo no solo no pierde su potencial, sino que también lo repone.

Además, para una mejor comprensión de este valor, se puede dar un ejemplo más. Suponga que una carga insignificante cargada positivamente se encuentra mucho más allá del rango del campo eléctrico. Esto lo vuelve completamente neutral y excluye el contacto mutuo. Si, como resultado de la acción de cualquier fuerza externa, la carga se mueve hacia el campo eléctrico, al llegar a su límite, será atraída hacia una nueva trayectoria. La energía del campo gastada en la influencia relativa a la carga en un cierto punto de influencia, y se llamará potencial en este punto.

La expresión del potencial eléctrico se realiza mediante la unidad de medida Voltios.

Tensión

Esta medida se utiliza para cuantificar un campo. Este valor se calcula como la relación de la carga positiva que afecta la fuerza de la acción. En lenguaje sencillo La tensión expresa la fuerza del campo electrónico en un momento y lugar específicos. Cuanto mayor sea la intensidad, más pronunciado será el efecto del campo sobre los objetos o seres vivos circundantes.

Voltaje

Este parámetro se deriva del potencial. Se utiliza para demostrar la relación cuantitativa de la acción que produce el campo. Es decir, el potencial en sí muestra la cantidad de energía acumulada y el voltaje muestra las pérdidas para asegurar el movimiento de las cargas.

En un campo eléctrico, las cargas positivas se mueven desde puntos de alto potencial a lugares donde es menor. En cuanto a las cargas negativas, se mueven en la dirección opuesta. Como consecuencia, el trabajo se realiza utilizando la energía potencial del campo. De hecho, el voltaje entre los puntos expresa cualitativamente el trabajo realizado por el campo para transferir una unidad de cargas con carga opuesta. Por lo tanto, los términos voltaje y diferencia de potencial son uno y el mismo.

Visualización del campo

El campo eléctrico tiene una expresión visual convencional. Para ello se utilizan líneas gráficas. Coinciden con las líneas de acción de la fuerza que irradian cargas a su alrededor. Además de la línea de acción de las fuerzas, su dirección también es importante. Para la clasificación de líneas, se acostumbra utilizar una carga positiva como base para determinar las direcciones. Así, la flecha de movimiento del campo pasa de partículas positivas a negativas.

Los dibujos que representan campos electrónicos tienen una dirección en forma de flecha en las líneas. De manera esquemática, siempre tienen un principio y un final convencionales. Por lo tanto, no se bloquean a sí mismos. Las líneas de fuerza se originan en el punto donde se ubica la carga positiva y terminan en el lugar de las partículas negativas.

El campo eléctrico puede tener diferentes tipos de líneas, dependiendo no solo de la polaridad de la carga, que contribuye a su formación, sino también de la presencia de factores externos. Entonces, cuando los campos opuestos se encuentran, comienzan a actuar de manera atractiva entre sí. Las líneas distorsionadas toman la forma de arcos doblados. En el mismo caso, cuando se encuentran 2 campos idénticos, son repelidos en direcciones opuestas.

Ámbito de aplicación

El campo eléctrico tiene una serie de propiedades que se han encontrado aplicación útil... Este fenómeno se utiliza para crear diversos equipos para trabajar en varias áreas muy importantes.

Uso medico

La exposición a un campo eléctrico en determinadas partes del cuerpo humano permite aumentar su temperatura real. Esta propiedad ha encontrado su aplicación en medicina. Los dispositivos especializados brindan exposición a las áreas necesarias de tejidos dañados o enfermos. Como resultado, se mejora su circulación sanguínea y surge un efecto curativo. El campo actúa con una alta frecuencia, por lo tanto, un efecto puntual sobre la temperatura da sus resultados y es bastante palpable para el paciente.

Aplicación en química

Esta área de la ciencia implica el uso de varios materiales puros o mixtos. En este sentido, el trabajo con campos electrónicos no podía eludir esta industria. Los componentes de las mezclas interactúan con el campo eléctrico de diferentes formas. En química, esta propiedad se utiliza para separar líquidos. Este método ha encontrado una aplicación de laboratorio, pero también se encuentra en la industria, aunque con menos frecuencia. Por ejemplo, cuando se expone a un campo, los componentes contaminantes se separan en aceite.

El campo eléctrico se aplica para el tratamiento de filtración de agua. Es capaz de separar grupos individuales de contaminantes. Este método de procesamiento es mucho más económico que utilizar cartuchos de repuesto.

Ingenieria Eléctrica

El uso de un campo eléctrico tiene una aplicación interesante en ingeniería eléctrica. Entonces, se ha desarrollado un método de fuente a consumidor. Hasta hace poco, todos los desarrollos eran teóricos y experimentales. Ya existe una implementación eficiente de la tecnología del teléfono inteligente con conector USB. Este método aún no permite la transmisión de energía a larga distancia, pero se está mejorando. Es muy posible que en un futuro próximo la necesidad de cargar cables con fuentes de alimentación desaparezca por completo.

Al realizar trabajos eléctricos y trabajos de renovacion se aplica el LED que opera en base al circuito. Además de una serie de funciones, puede responder a un campo eléctrico. Debido a esto, cuando la sonda se acerca al cable de fase, el indicador comienza a brillar sin tocar realmente el núcleo conductor. Reacciona al campo que emana del conductor incluso a través del aislamiento. La presencia de un campo eléctrico le permite encontrar cables conductores en la pared, así como determinar sus puntos de ruptura.

Puede protegerse de los efectos del campo eléctrico con un escudo metálico, dentro del cual no estará. Esta propiedad se usa ampliamente en la electrónica para eliminar la influencia mutua de los circuitos eléctricos que están ubicados bastante cerca unos de otros.

Posibles aplicaciones futuras

También hay posibilidades más exóticas para el campo eléctrico, que la ciencia aún no posee. Se trata de comunicaciones más rápidas que la velocidad de la luz, teletransportación de objetos físicos, movimiento en un instante entre lugares abiertos (agujeros de gusano). Sin embargo, la implementación de tales planes requerirá investigaciones y experimentos mucho más sofisticados que la realización de experimentos con dos posibles resultados.

Sin embargo, la ciencia se desarrolla todo el tiempo, descubriendo todas las nuevas posibilidades de utilizar el campo eléctrico. En el futuro, su alcance de uso puede expandirse significativamente. Es posible que encuentre aplicación en todas las áreas importantes de nuestra vida.