전기장이란 무엇인가

전기장이란 무엇인가

우리가 전기장을 탐구할 때, 특히 지구의 중력장이 어떻게 작용하는지를 기억할 때, 두 분야는 많은 유사점을 공유한다. 중력장은 질량의 물체에 힘을 가하고, 전기장은 전하의 물체에 힘을 가한다. [전기장] 전기장은 전기가 어떻게 시작되고 어떻게 계속 흐르는지 이해하는 데 중요한 도구이다. 전기장은 전하 사이의 공간에서 끌어당기거나 밀어내는 힘을 나타냅니다. 지구의 중력장과 비교했을 때, 전기장은 한 가지 주요한 차이를 가지고 있는데, 지구의 장은 일반적으로 질량의 다른 물체만을 끌어당기는 반면, 전기장은 그것들을 끌어당기는 만큼 자주 전하를 밀어낸다. 전기장의 방향은 항상 양성 시험 전하가 현장에서 떨어질 경우 이동하는 방향으로 정의된다. 시험 전하가 분야에 영향을 미치지 않도록 하기 위해 시험 전하가 무한히 작아야 한다. 우리는 단독 양전하와 음전하를 위한 전기장을 만드는 것으로 시작할 수 있습니다. 양전하를 음전하 근처에 떨어뜨린 경우, 시험 전하가 음전하 쪽으로 끌리게 됩니다. 그래서, 음전하를 위해 우리는 모든 방향의 안쪽을 가리키는 전기장 화살표를 그립니다. 같은 시험 전하가 다른 양전하 근처에서 떨어지면 외부 반발이 일어나는데, 이것은 우리가 양전하 밖으로 나가는 화살을 그린다는 것을 의미합니다. 전하의 집단은 더 완전한 전기장을 만들기 위해 결합될 수 있다. e-필드는 양전하를 벗어나 음전하를 가리킵니다. e-필드에서 아주 작은 양의 테스트 전하가 떨어진다고 상상해 보십시오. 화살표의 방향을 따라야 합니다. 우리가 보았듯이, 전기는 보통 전자의 흐름을 포함합니다. 음전하들은 전기장을 거슬러 흐릅니다. 전기장은 우리에게 전류를 유도하는 데 필요한 추진력을 제공한다. 회로의 전기장은 전자 펌프와 같다. 전자를 촉진시킬 수 있는 음전하의 큰 원천이며, 전자는 회로를 통해 양전하 덩어리로 흐른다. [전위(에너지)] 우리가 전기를 이용해 회로, 전기장치, 그리고 기계장치에 동력을 공급할 때, 우리는 정말로 에너지를 변화시키고 있습니다. 전자 회로는 에너지를 저장하고 그것을 열, 빛 또는 움직임과 같은 다른 형태로 전달할 수 있어야 한다. 회로의 저장된 에너지를 전위 에너지라고 합니다. [에너지? 포텐셜 에너지?] 잠재 에너지를 이해하기 위해 우리는 일반적으로 에너지를 이해할 필요가 있다. 에너지는 물체가 다른 물체에 작용하는 능력으로 정의되는데, 이것은 물체가 어느 정도 거리를 이동하는 것을 의미한다. 에너지는 여러 가지 형태로 나오는데, 어떤 것은 우리가 볼 수 있고 어떤 것은 볼 수 없다. 어떤 형태이든 간에 에너지는 운동성 또는 전위성의 두 가지 상태 중 하나로 존재합니다. 물체는 움직일 때 운동에너지를 가집니다. 물체의 운동 에너지의 양은 물체의 질량과 속도에 따라 달라진다. 반면에, 전위 에너지는 물체가 정지해 있을 때 저장된 에너지이다. 그것은 그 물체가 움직일 때 얼마나 많은 일을 할 수 있는지를 묘사한다. 우리가 일반적으로 제어할 수 있는 에너지입니다. 물체가 움직이기 시작할 때, 그것의 잠재적 에너지는 운동 에너지로 변한다. 중력을 예로 들어 봅시다. 칼리파 타워 꼭대기에 움직이지 않고 앉아 있는 볼링공은 많은 잠재적 에너지를 가지고 있다. 일단 떨어지면, 중력장에 의해 당겨지는 공은 지면을 향해 가속됩니다. 공이 가속할 때, 전위 에너지는 운동 에너지로 변환된다. 결국 공의 모든 에너지는 퍼텐셜에서 운동성으로 변환되고, 그리고 그것이 부딪치는 어떤 것으로도 전달됩니다. 공이 땅에 있을 때, 그것은 매우 낮은 잠재 에너지를 가집니다. [전위 에너지] 중력장의 질량이 중력 퍼텐셜 에너지를 가지고 있는 것처럼, 전기장의 전하도 전기 퍼텐셜 에너지를 가지고 있다. 전하의 전위 에너지는 정전기력에 의해 움직이게 되었을 때, 에너지가 운동적이 될 수 있고, 전하가 작용 할 수 있는 에너지의 양을 나타낸다. 타워 꼭대기에 있는 볼링공처럼, 다른 양전하에 가까운 양의 전하가 높은 잠재적 에너지를 가지고 있다. 음전하 근처에 배치된 양전하는 낮은 전위 에너지를 가지며, 이는 지상의 볼링공과 유사하다. 어떤 것에든 잠재적인 에너지를 주입하기 위해, 우리는 그것을 먼 곳으로 옮겨서 일을 해야 합니다. 볼링공의 경우 163층까지 올려서 중력장을 거슬러 올라가면서 작업이 이뤄진다. 마찬가지로, 양전하를 전기장의 화살표에 밀어 붙이는 작업이 수행되어야 한다.(다른 양전하를 향하거나 음전하를 멀리한다.) 현장에서 더 멀리 올라갈수록 더 많은 일을 해야 합니다. 마찬가지로, 만약 여러분이 음전하를 양전하로부터 끌어내려 한다면 여러분은 일을 해야만 합니다. 전장에 위치한 전하의 경우 전위 에너지는 전장의 종류(양 또는 음)와 전하량, 전장 내 위치에 따라 달라집니다. 전위 에너지는 줄(J) 단위로 측정됩니다. [전위] 전위는 전장에 저장된 에너지의 양을 정의하는데 도움이 되는 전위 에너지를 기반으로 한다. 이것은 우리가 전기장의 행동을 모형화하는 것을 돕는 또 다른 개념입니다. 전위는 전위 에너지와 같지 않습니다! 전위는 전위 에너지의 양을 전위 에너지의 양으로 나눈 값이다. 이것은 전하의 양을 방정식에서 빼내고 전기장의 특정 영역이 얼마나 많은 잠재적 에너지를 제공할 수 있는지에 대한 아이디어를 우리에게 남깁니다. 전위는 쿨롱당 줄(J/C) 단위로 제공되며, 이를 전압(V)으로 정의합니다. 어떤 전기장에서도 우리에게 중요한 두 가지 전위점이 있다. 양전하가 가능한 가장 높은 잠재적 에너지를 가질 수 있는 높은 전위점이 있고, 전하가 가능한 가장 낮은 잠재적 에너지를 가질 수 있는 낮은 전위점이 있습니다. 전기를 평가할 때 우리가 논의하는 가장 일반적인 용어 중 하나는 전압이다. 전압은 전기장의 두 점 사이의 전위차이다. 전압은 우리에게 전기장이 얼마나 많은 추진력을 가지고 있는지에 대한 개념을 준다. 우리의 벨트 아래에 잠재력과 잠재력이 있는 에너지를 가지고 우리는 현재 전기를 만드는 데 필요한 모든 요소들을 가지고 있다. [작동 중인 전기] 입자 물리학, 장 이론, 그리고 잠재 에너지를 공부한 후에, 우리는 이제 전기를 흐르게 할 수 있는 충분한 것을 알게 되었다. 서킷을 만들자! 먼저 우리는 전기를 만드는데 필요한 재료들을 검토할 것이다. -전기의 정의는 전하의 흐름입니다. 보통 우리의 전하는 자유롭게 흐르는 전자에 의해 전달될 것이다. -음전하를 띤 전자는 전도성 물질의 원자에 느슨하게 고정되어 있습니다. 약간의 추진력으로 우리는 원자로부터 전자를 해방시켜 그들이 일반적으로 균일한 방향으로 흐르도록 할 수 있다. -전도성 물질의 폐쇄 회로는 전자가 지속적으로 흐를 수 있는 경로를 제공합니다. - 전하들은 전기장에 의해 추진됩니다. 우리는 전위 에너지가 낮은 지점에서 더 높은 위치에너지로 전자를 밀어내는 전위(전압)의 원천이 필요하다. [합선] 배터리는 화학 에너지를 전기에너지로 변환하는 일반적인 에너지원이다. 2개의 단자가 있으며, 이 단자는 회로의 나머지 부분에 연결됩니다. 한 단자에는 음전하가 초과되어 있는 반면, 다른 단자에는 모든 양전하가 병합됩니다. 이것은 단지 행동을 기다리는 전위차이입니다! 만약 우리가 전도성 구리 원자로 가득 찬 우리의 전선을 배터리에 연결한다면, 그 전기장은 구리 원자의 음전하를 띤 자유 전자에 영향을 미칠 것이다. 음극 단자에 의해 밀리고 양극 단자에 의해 당겨지는 동시에, 구리의 전자들은 우리가 전기라고 알고 있는 전하의 흐름을 만들어내며 원자에서 원자로 이동할 것이다. 전류가 1초간 흐른 후, 전자는 실제로 거의 움직이지 않습니다. 1센티미터의 분율입니다. 그러나 전류 흐름에 의해 생성되는 에너지는 거대합니다. 특히 이 회로에는 흐름을 늦추거나 에너지를 소비하는 것이 없기 때문입니다. 순수한 도체를 에너지원에 직접 연결하는 것은 좋지 않은 생각이다. 에너지는 시스템을 통해 매우 빠르게 이동하고 전선에서 열로 변환되며, 전선은 빠르게 녹는 전선이나 불로 변할 수 있습니다. [전구 점등] 배터리와 전선을 파괴하는 것은 말할 것도 없고 그 모든 에너지를 낭비하는 대신, 유용한 것을 하는 회로를 만들어 봅시다! 일반적으로 전기 회로는 전기에너지를 빛, 열, 운동 등의 다른 형태로 전달한다. 전구를 배터리에 연결하고 전선을 연결하면 간단한 회로가 작동합니다. 전자가 달팽이 속도로 움직이는 동안, 전기장은 거의 즉각적으로 전체 회로에 영향을 미친다. 회로 전체의 전자는 가장 낮은 전위, 가장 높은 전위, 또는 전구 바로 옆에 있는 전자가 전기장의 영향을 받습니다. 스위치가 닫히고 전자가 전기장을 받게 되면 회로 내의 모든 전자가 겉으로 보기에 동시에 흐르기 시작합니다. 전구에 가장 가까운 전하가 회로를 통해 한 걸음 나아가 에너지를 전기에서 빛(또는 열)으로 변환하기 시작합니다.