Интензитет на електрическото поле

Интензитèт или напрèгнатост на електрѝческото полè е основна векторна характеристика, равна на отношението на силата , действаща на точков електричен заряд в полето, към големината на заряда : [1]

Интензитет на електричното поле в близост до два противоположни електрически заряда. Дължината на стрелките е мярка за интензитета на полето в избрани точки.

. (1)

В английския език се среща и само като електрично поле .

За да се определи електричното поле в определена точка на пространството, измерва се силата, коя полето упражнява върху заряд, поставен в тази точка. Ако заряд се намира на разстояние от пробен заряд , силата на взаимодействие между двата заряда съгласно закона на Кулон е: [2]

. (2)

Замествайки тази стойност във формула (1), се получава:

, (3)

където е диелектричната проницаемост на средата;
е единичен вектор, определящ посоката на полето.

Величината на интензитета като скаларна величина е:

. (4)

Когато електричното поле е създадено от множество заряди, интензитетът на полето е векторна сума от електричните полета на всички заряди:

, (5)

е разстоянието от -ия заряд до точката, в която се измерва електричното поле.

Ако разпределението на зарядите е непрекъснато, сумата е интегрална:

(6)

където:
 е обем от пространството, където са разположени зарядите (ненулева обемна плътност на заряда, ρ≠0), или цялото пространство,
 – радиус-вектор на точки, в която се изчислява ,
 – радиус-вектор на източника, достигащ до всички точки от областта при интегриране,
 – елемент от обема.
Може да се постави: вместо ; вместо ; вместо . [1]

В общия случай напрегнатостта на електричното поле зависи от пространствените координати и времето

Интензитетът на електричното поле е свързан с електромагнитните потенциали:

където са скаларният и векторният потенциали.

В частния случай на стационарни (непроменящи се с времето) полета уравнението се опростява и показва връзката на електростатичното поле с електростатичния потенциал или покомпонентно: то ест електростатичното поле се оказва потенциално поле.
Обратното съотношение определя електростатичния потенциал чрез интензитета на електричното поле:


където

Съгласно определението от формула (1), единица за напрегнатост на електрическото поле може да бъде „нютон на кулон. От връзката между физичните величини и техните измерителни единици се получава:

Официално приетата единица за интензитет на електричното поле в международната система СИ съгласно формула (4) е волт на метър . Често използвани в практиката са производните единици микроволт на метър , миливолт на метър , киловолт на метър и мегаволт на метър .

Примерни стойности:

Устойчивостта на проникване на електрическо поле е пределната стойност на напрегнатостта на полето, при която в някоя среда нея настъпва електрически пробив. За въздуха тя е 3 MV/m = 30 kV/cm = 3.106 V/m. За други среди тя намалява с увеличаване на диелектричната проницаемост.

Пример: Ако има напрежение 5 V между две пластини на кондензатор на разстояние 1 mm, напрегнатостта на полето е 5 kV/m.

Измерване на интензитета на електричното поле

редактиране

Измерванията на интензитета на електричното поле в електрически инсталации със свръхвисоко напрежение се извършват с устройства от типа ПЗ-1, ПЗ-1М и др.

Уредът за измерване на напрегнатостта на електрическото поле работи по следния начин: в антената на устройството електричното поле създава е.д.н., което се усилва от транзисторен усилвател, коригира се от полупроводникови диоди и се измерва с микроамперметър със стрелка. Антената е симетричен дипол, направен под формата на две метални пластини, разположени една над друга. Тъй индуктираното е.д.н. в симетричния дипол е пропорционално на силата на електрическото поле, скалата на милиамперметъра е градуирана в киловолти на метър (kV / m).

Измерването на интензитета трябва да се извършва в цялата зона, където човек може да бъде в процеса на извършване на работа. Решаваща е най-високата измерена стойност на интензитета. При работно място на земята обикновено най-голям е интензитетът на височината на човека.

Точките за измерване се избират съгласно държавни стандарти в зависимост от местоположението на работното място и оборудването му със защитни средства съгласно таблицата: [1]

Точки за измерване на интензитета на електрическото поле
Разположение на работното място Средства за защита Точки за измерване
Без повдигане на съоръжения и конструкции Без средства за защита На височина 1,8 м от повърхността на земята
Без повдигане на съоръжения и конструкции Средства за колективна защита На височина 0,5; 1,0 и 1,8 м от повърхността на земята
С повдигане на съоръжения и конструкции Независимо от наличието на защитно оборудване На височина 0,5; 1,0 и 1,8 м от площадката на работното място и на разстояние 0,5 м от заземените токопроводящи части на оборудването

Литература

редактиране

Източници

редактиране
  1. а б в Физическая энциклопедия – Напряжённость электрического поля, Гл. ред. А. М. Прохоров, том 3, 672 страниц, стр. 246, М., издательство „Большая Российская энциклопедия“, тираж 48000, 1992, ISBN 5-85270-019-3.
  2. Йовчева – Интензитет на електрично поле, лекция № 3, Пловдивски университет.
  3. Altmann/Schlayer, 2003, S. 34