Campul electrostatic

Fenomenele electrice sunt procese din natură care se manifestă asupra corpurilor încărcate cu sarcină electrică.

Teoria electricității, ca și a magnetismului, este mult mai recentă decât optica sau mecanica. Mirajul electricității a stârnit imaginația oamenilor încă din antichitate. Se pare că primele studii de electricitate au fost efectuate în sec. al VI-lea î.Cr. de Tales din Milet, care a observat că unele substanțe pot atrage corpuri mai ușoare după ce sunt frecate de alte materiale.

Explicarea naturii electricității s-a lăsat îndelung așteptată. Studii aprofundate de electricitate s-au produs începând cu sec. al XVII-lea. Progresele fizicii în acest domeniu încep să fie evidente spre sfârșitul secolului al XVIII-lea și începutul secolului al XIX-lea, când au fost întreprinse experiențe mai numeroase, mai ingenioase, iar apoi prin elaborarea teoriei electricității pe baza unui aparat matematic din ce în ce mai complex.

Ceea ce au întâlnit cercetătorii la sfârșitul sec. al XVII-lea și începutul sec. al XVIII-lea erau fenomene complicate, precum electrizarea prin frecare, producerea de scântei, influența umezelii aerului asupra fenomenului de electrizare, etc., fenomene pe care nu puteau să și le explice, datorită lipsei noțiunilor fundamentale în domeniul electrostaticii.

1|Page

Totuși din această perioadă datează o serie de observații calitative cum ar fi deosebirea dintre conductorii electrici și izolatori, influența corpurilor încărcate cu electricitate asupra conductorilor izolați, sau existența celor două tipuri de sarcină electrică: pozitivă și negativă.

Corpurile care prin frecare căpătă proprietatea de a atrage alte corpuri au fost numite corpuri electrizate, iar ceea ce conferă corpurilor această proprietate a fost numită electricitate. În limitele unor concepții naive se admitea existența a două fluide, unul pozitiv și altul negativ, care ar conferi corpului electrizat tipul de electricitate. Mai târziu Benjamin Franklin a presupus că electrizarea corpului este efectul prezenței sau absenței unui singur tip de fluid.

Prezența lui în exces, peste starea electrizată, conferă corpului o electricitate negativă, iar absența lui indică o încărcare cu electricitate pozitivă.

Franklin a mai presupus că fluidul negativ este compus din particule, indicând astfel modul de electrizare a sticlei și a ebonitei, cu 100 de ani înaintea descoperirii electronului!

Teoria electricității macroscopice a început să se dezvolte abia după conturarea mecanicii clasice și perfecționarea aparatului matematic și se poate considera încheiată în cursul sec. al XIX-lea. Clarificarea naturii electricității, a purtătorului microscopic de sarcină electrică, a devenit o realitate la sfârșitul acestui secol, odată cu semnarea actului de naștere al fizicii atomice.

Din punct de vedere al capacității de mișcare există sarcini libere și sarcini legate.

Primele se pot mișca pe spații limitate în solide, lichide, gaze.

Corpurile în care numărul de sarcini libere este constant și nu depinde de temperatură se numesc conductoare. Aceasta este situația metalelor și a majorității aliajelor, în care electronii sunt sarcini libere, sau a electroliților în care ionii pozitivi și negativi sunt sarcini libere. Dacă punem sarcini în exces acestea se vor distribui pe suprafață.

Corpurile în care sarcinile sunt legate de anumite poziții sunt numite corpuri izolatoare. Materialele izolatoare pot exista în toate stările de agregare: gaze inerte, cum sunt He, Ne, Ar (sarcinile sunt legate la nivelul atomului), gaze moleculare și lichide moleculare, cum sunt hidrogenul, oxigenul, respectiv apa, cu sarcini legate la nivelul moleculei sau solide formate din ioni, cum este clorura de sodiu.

Etimologic vorbind, termenul de electricitate provine din limba greacă ήλεκτρον (electron) = chihlimbar și se datorează faptului că primele observații ale fenomenului de electrizare au avut ca obiect de studiu un „bețișor” de chihlimbar.

2|Page

Se poate constata experimental că prin anumite metode, de exemplu prin frecare, corpurile pot fi aduse într-o stare care determină modificarea proprietăților mediului în care acestea se află. Această nouă proprietate a corpului se numește stare de electrizare și este descrisă de mărimea fizică scalară – sarcina electrică.

Starea de electrizare a corpurilor este numită orice stare în care acestea pot exercita acţiuni ponderomotoare de natură electrică (forţe sau cupluri) asupra altor corpuri, adică acţiuni ponderomotoare de aceeaşi natură cu cele exercitate de corpurile electrizate prin frecare.

Din punct de vedere microscopic, starea de electrizare a unui corp înseamnă aducerea acestuia în situaţia de a avea un exces sau o lipsă de electroni. În afară de frecare, corpurile mai pot fi electrizate prin contact direct cu corpuri electrizate, prin comprimarea sau întinderea unor cristale (piezoelectrizare), prin încălzire (piroelectrizare), prin iradiere cu raze Röentgen, prin reacţii chimice etc.

Starea de electrizare se poate comunica de la un corp electrizat la un corp neelectrizat prin contact sau prin influenţă. După durata în care se transmite starea de electrizare, corpurile pot fi împărţite în trei categorii: • Corpuri conductoare sau mai simplu conductori, care transmit starea de electrizare întrun timp foarte scurt, de ordinul 10-10 – 10-12s, deci practic instantaneu. Din clasa conductorilor fac parte metalele, soluţiile de acizi, baze şi săruri precum şi gazele în timpul arderii; • Corpuri izolante sau mai simplu izolanţi, care transmit starea de electrizare într-un timp lung, de ordinul zilelor, lunilor. Din clasa izolanţilor fac parte sticla, mica, cauciucul, masele plastice, porţelanul etc.; Observaţie. Nu există izolanţi perfecţi; toate materialele sunt conductoare. Numai vidul este perfect izolant.

• Corpuri slabconductoare, care au proprietăţi intermediare, timpul de transmitere a stării de electrizare fiind de ordinul fracţiunilor de secundă sau al secundelor. Materialele slabconductoare mai importante sunt semiconductorii (germaniul, siliciul, seleniul, telurul etc.).

3|Page

Acţiunile ponderomotoare care se exercită între corpuri electrizate sau asupra corpurilor situate în apropiere, acţiuni care nu existau înainte de electrizare, pun în evidenţă existenţa unui nou sistem fizic în spaţiul din jurul corpurilor electrizate, denumit câmp electric. Interacţiunea între corpurile electrizate se produce prin intermediul câmpului electric produs de corpurile electrizate. În vecinătatea unui corp electrizat şi, în general, într-un câmp electric, corpurile punctiforme din materiale conductoare au o comportare diferită de a celor din materiale izolante.

Un conductor punctiform, electrizat prin contact este acţionat de o forţă care nu depinde de orientarea lui în raport cu corpul de referinţă electrizat şi nu este acţionat de un cuplu care să-l rotească în raport cu centrul lui de masă. Conductorul punctiform se comportă ca un punct material în mecanică şi starea lui de electrizare se numeşte de încărcare electrică.

Un corp punctiform dintr-un material izolant, chiar şi neelectrizat prin contact, poate fi acţionat de un cuplu şi eventual de o forţă, ambele depinzând de orientarea micului corp în raport cu corpul electrizat de referinţă; comportarea lui este diferită de a punctelor materiale din mecanică şi starea lui de electrizare se numeşte de polarizare electrică.

1. polarizarea de deplasare, datorata deplasarii norului electronic fata de nucleul atomului (polarizarea electronica) sau deplasarii ionilor pozitivi fata de cei negativi intr-un cristal ionic (polarizare ionica); 2. polarizarea de orientare, ce apare la substantele care au un momente dipolare elementare care se vor orienta de-a lungul liniilor campului electric extern.

Spre deosebire de conductori care se pot afla numai în stare de încărcare electrică, stările de electrizare ale materialelor izolante pot fi atât de încărcare cât şi de polarizare. Materialele susceptibile de a se polariza electric se numesc dielectrici.

Mecanismul electrizării constă în primirea sau acceptarea de electroni. Corpurile care primesc electroni se încarcă cu sarcină electrică negativă, iar corpurile care cedează electroni se încarcă cu sarcină pozitivă. Cantitatea de sarcină primită sau cedată de un corp este proporțională cu numărul de electroni primiți sau cedați de corp.

4|Page

Multe corpuri dupa frecare de alte corpuri capata proprietatea de a atrage spre sine bucatele de hartie, fire de par s.a. In unele cazuri corpurile se atrag, in altele – se resping. Se explica prin existenta a doua tipuri de sarcini – pozitive si negative. Sarcinile de acelasi semn se resping, de semn opus – se atrag.

Sarcina electrica este parte componenta a particulelor elementare. Particule elementare sunt si electronul si protonul, care intra in componenta tuturor corpurilor. Sarcina electronului se considera negativa, iar a protonului – pozitiva.

Mărimea fizică – sarcina electrică se notează cu literele Q sau q și se măsoară în Coulombi, după numele fizicianului francez Ch. A. Coulomb:

1C reprezintă sarcina electrică transportată prin secțiunea transversală a unui conductor de un curent staționar cu intensitatea de 1A, în timp de 1s. În sistemul de unităţi S.I., sarcina electrică este o mărime secundară. În acest sistem, unitatea de sarcină electrică, numită coulomb (C), se defineşte cu ajutorul teoremei lui Coulomb şi este sarcina electrică care încarcă egal două conductoare punctiforme situate în vid la distanţa de 1 m, forţa care se exercită asupra lor fiind egală cu 9⋅109 newtoni.

Electronul este cel mai mic purtător de sarcină electrică. Sarcina electrică a unui electron este:

Sarcina unui corp electric este de q = ± Ne, unde N – numarul de electroni (protoni) in exces, e – sarcina elementara.

Legea interactiunii sarcinilor electrice (punctiforme) este legea lui Coulomb.

Legea lui Coulomb a fost enunțată de Ch. A. Coulomb în anul 1785 ca rezultat al unor studii experimentale, efectuate cu ajutorul unei balanțe de torsiune. Este o lege experimentală care afirmă că forţa de interacţie dintre două sarcini punctiforme acţionează de-a lungul dreptei ce uneşte cele două sarcini este direct proporţională cu produsul sarcinilor şi invers proporţională cu pătratul distanţei dintre ele.

5|Page

Forţa coulombiană este de atracţie dacă sarcinile sunt de semne contrare şi de respingere dacă sarcinile sunt de acelaşi fel.

Fie două sarcini electrice punctiforme, Q1 şi Q2, aflate la distanţa r una de cealaltă. Forţa coulombiană dintre cele două sarcini electrice este:

unde

este o constantă numită permitivitatea electrică a

vidului; Q1 si Q2 – valoarea sarcinilor care interactioneaza; r – distanta dintre sarcini; Sarcina electrică are următoarele proprietăți: a) Se conservă. Legea conservării sarcinii a fost formulată de B. Franklin în 1747: Suma algebrică a sarcinilor electrice ale unui sistem izolat de corpuri este constantă. b) Este cuantificată. Sarcina electrică a unui corp este un multiplu întreg de sarcini elementare.

Q = n∙e Relație cunoscută și sub numele de relația de cuantificare a sarcinii, iar n este un număr întreg. c) Este invariantă. Valoarea ei nu depinde de sistemul de referință ales, în care se face măsurarea.

6|Page

Notiunea de camp fizic s-a impus incepand din a doua jumatate a secolului al XIX-lea, ca notiune fundamentala pentru a explica transmiterea interactiunilor:  din aproape in aproape,  cu viteza finita,  prin mecanisme specifice.

Notiunea de camp fizic, introdusa in stiinta de catre Faraday, este asociata cu descrierea in fiecare punct a proprietatilor fizice ale unei regiuni din spatiu. Aceste proprietati sunt generate de corpurile prezente in regiunea respectiva.

Campul este o proprietate a materiei ce nu este perceputa in mod direct de simturile noastre, dar il putem “modela”. Poate fi un camp scalar sau vectorial dupa tipul marimii fizice: camp de temperatura, camp de viteze, camp de presiune, camp de forte etc. Campul vectorial, a carui stare locala si instantanee este caracterizata de forte care actioneaza asupra punctelor materiale, se numeste camp de forte.

De exemplu, un punct material aflat sub actiunea fortelor gravitationale se gaseste intrun camp gravitational, iar un corp incarcat cu sarcina electrica ce interactioneaza cu alte corpuri incarcate cu sarcina electrica se gaseste intr-un camp de forte electrostatice. De fapt, campul este intermediarul dintre corpurile care interactioneaza adica este suportul interactiunilor la distanta a corpurilor. Investigarea campului din jurul unei surse, indiferent de tipul sursei, se face cu ajutorul unui corp de proba, masurand forta ce se manifesta asupra acestuia. Acest corp de proba trebuie sa influenteze cat mai putin forma campului generat de sursa.

Câmpul electric este o formă de existență a materiei care se manifestă prin forțe de interacțiune electrice asupra corpurilor încărcate cu sarcină electrică. Regiunea din spaţiu în care se exercită forţe electrice asupra corpurilor electrizate aflate în repaus sau în mişcare se numeşte câmp electric.

7|Page

Corpul electrizat care generează câmpul este numit sursă a câmpului. Dacă sursa câmpului electric este în repaus, câmpul generat se numeşte câmp electrostatic.

Campul electric se caracterizeaza prin marimea fizica numita intensitatea campului electric, forta care actioneaza asupra unei sarcini punctiforme unitare (q = 1 unitati de sarcina).

Intensitatea campului electric este o marime vectoriala.

Intensitatea campului electric generat de un sistem de sarcini este egala cu suma geometrica a intensitatilor campurilor generate de fiecare sarcina aparte.

Aceasta afirmatie poarta denumirea de principiul superpozitiei campurilor electrice.

Intensitatea unui câmp electric, într-un punct al spațiului, generat de n sarcini electrice punctiforme izolate, qi, cu i=1, 2, …, n, este egală cu suma vectorială a câmpurilor electrice individuale, produse de cele n sarcini electrice, pe care le-ar crea fiecare, independent de prezența celorlalte.

Distribuția sarcinilor este spațială. Cazul în care sarcinile se află într-un plan este un caz particular, folosit pentru a explica și a înțelege mai ușor fenomenul.

Câmpul electrostatic Câmpul electrostatic este stabilit de corpuri imobile a căror repartiţie de sarcină electrică, respectiv stare de polarizare este invariabilă în timp şi nu este însoţit de transformări de energie. În acest caz, fenomenele electrice se produc independent de cele magnetice şi ca urmare studiul câmpului electric şi, respectiv, magnetic se poate face separat.

8|Page

Regimul electrostatic nu se realizează efectiv, fiind aproximarea unui regim lent variabil ĂŽn timp ĂŽn care transformările energiei sunt neglijabile.

Câmpul electrostatic este caracterizat de o mărime fizică vectorială, notată cu

, numită

intensitatea câmpului electrostatic Č™i definită prin relaČ›ia:

unde đ??š este forČ›a de interacČ›iune electrostatică, iar đ?‘ž este sarcina de probă. Prin convenČ›ie đ?‘ž>0.

Precizare: sarcina de probă este sarcina electrică a unui corp cu ajutorul căreia punem ĂŽn evidenČ›Äƒ, probăm existenČ›a, câmpului electrostatic. Cu ajutorul corpului de probă se pot stabili punctual proprietÄƒČ›ile câmpului electrostatic, fără a-l perturba.

De fapt interacĹŁiunile se realizează instantaneu ĂŽntre câmpul electric Ĺ&#x;i corpul de probă.

Pentru a descrie câmpul electric ĂŽn fiecare punct al spaĹŁiului, se defineĹ&#x;te mărimea fizică vectorială numită intensitatea câmpului electric, numeric egală cu forĹŁa electrică ce acĹŁionează asupra unui corp punctiform ĂŽncărcat cu o sarcină de 1C, plasat ĂŽn acel punct al câmpului 

Direcția vectorului

este aceeaČ™i cu direcČ›ia vectorului đ??š, adică direcČ›ia ce uneČ™te corpul

generator de câmp, de sarcină Q, cu punctul respectiv. 

Sensul vectorului



Modulul lui

depinde de semnul sarcinii Q,

depinde doar de valoarea sarcinii Q, a corpului generator de câmp și

distanČ›a de la punctul considerat Č™i această sarcină.

Deoarece

nu depinde de valoarea sarcinii de probă, q, rezultă că acesta este o mărime

care caracterizează câmpul electric ĂŽn fiecare punct.

9|Page

Fiecare punct din spatiu are atasat un vector local orientat spre sursa, in cazul interactiunilor gravitationale. In cazul interactiunilor electrostatice, vectorul local este orientat inspre sarcina negativa, respectiv de la sarcina pozitiva spre exterior. Deoarece sursele punctiforme prezinta simetrie sferica vectorii intensitate a campului gravitational, Γ, respectiv camp electric, E, au o structura radiala, iar ca marime sunt invers proportionali cu patratul distantei sursa - punct din spatiu. Ţinând cont de expresia forţei din legea lui Coulomb, se găseşte modulul intensităţii câmpului electric:

Din această formulă se constată că intesitatea câmpului electric scade exponenţial cu distanţa r.

La o sferă metalică electrizată distribuţia intensităţii câmpului este astfel:

- în interiorul sferei câmpul electric este nul deoarece sarcinile electrice sunt în echilibru, chiar pe sferă;

- în exteriorul sferei intensitatea se calculează ca şi cum întreaga sarcină ar fi concentrată în centrul sferei;

- corpurile metalice au proprietatea de a ecrana câmpul electric atât de la interior la exterior cât şi de la exterior la interior dacă acestea sunt legate la pământ; 10 | P a g e

- în funcţie de semnul sarcinii "Q" sursă a câmpului, intensitatea câmpului este orientată la fel cu !r dacă Q>0 sau în sens contrar lui !r dacă Q<0.

Câmpul electric al Pământului În atmosfera terestră se manifesta un câmp electric creat de ionii rezultați din fenomenul de ionizare a moleculelor de gaz bombardate de radiațiile cosmice. Astfel se formează o pătură sferică conductoare de electricitate la altitudini înalte în jurul Pământului. Dar Pământul conține o anumita cantitate de sarcini electrice, fiind totodată și un foarte bun conducător de electricitate.

11 | P a g e

Pământul și straturile joase ale atmosferei formează o sferă conductoare. Între sfera conductoare formată de Pământ și pătura sferică a ionilor de la altitudini înalte exista o pătură sferică de circa 50 km grosime, care nu este un bună conductoare electric.

La suprafața Pământului se poate măsura un câmp electrostatic având intensitatea de circa E = 100V/m. Considerând raza sferei terestre de 5000 km, se poate determina sarcina electrica superficială pe care o are Pământul, de circa 3∙105 C. Linii și spectre de câmp electrostatic Câmpul electrostatic este reprezentat grafic cu ajutorul unor linii imaginare, tangente în fiecare punct al spațiului la direcția locală a vectorului intensitatea câmpului electrostatic,

,

numite linii de câmp electrostatic. Ansamblul liniilor de câmp, din reprezentarea grafică, se numește spectrul liniilor de câmp. Noțiunea de linie de câmp a fost introdusă de fizicianul englez Michael Faraday.

Câmpul electrostatic radial  Distribuția liniilor de câmp electric în cazul unor sarcini electrice, punctiforme, izolate, aflate la distanță mare de alte sarcini electrice sensul liniilor de câmp este dinspre sarcina pozitivă, „iese” din sarcina pozitivă (fig. a) și spre sarcina negativă, „intră” în sarcina negativă (fig. b).

Se observă că distribuția liniilor de câmp sunt pe direcția unor raze. Din acest caz, câmpul electrostatic generat de o sarcină electrică punctiformă izolată, aflată la distanță mare de alte sarcini electrice se numește câmp radial.

12 | P a g e

 Distribuția liniilor de câmp electric a două sarcini electrice punctiforme izolate aflate în imediata apropiere - spectrul liniilor de câmp în cazul în care sarcinile sunt de semn contrar, este un spectru de linii închise (fig. a) și în cazul în care sarcinile au același semn, este un spectru de linii deschise (fig.b).

OBSERVAȚIE: În realitatea aceste spectre au o distribuție spațială, ca un arici ghemuit!

Linia de cậmp electric este curba tangentă în orice punct la intensitatea cậmpului electric E. Linia de cậmp electric are sensul de la sarcina electrică negativă spre sarcina electrică pozitivă. Imaginea liniilor de cậmp electric dintr-o secțiune prin cậmpul considerat se numeşte spectru electric.  Liniile de câmp nu se intersectează în nici un punct al câmpului.  Liniile de câmp unesc sarcini de semne contrare.  Traiectoria unui corp de probă coincide cu linia de câmp.  Liniile de câmp se desenează astfel încât "desimea" lor să constituie o măsură a intensităţii câmpului electric.

Câmpul electrostatic uniform Un câmp electrostatic în care intensitatea câmpului este aceeaşi în toate punctele sale se numeşte câmp electric uniform. Câmpul electric uniform are următoarele caracteristici: 1) intensitatea câmpului electrostatic are aceeași valoare în fiecare punct al câmpului; 2) liniile de câmp sunt paralele și echidistante; 3) vectorul intensitatea câmpului electrostatic este orientat dinspre distribuţia de sarcină pozitivă spre cea negativă.

13 | P a g e

Câmp uniform poate fi obţinut şi în spaţiul delimitat de două conductoare plane, de dimensiune mare, încărcate cu sarcini egale ca valoare şi de semn opus, sarcina fiind distribuită uniform pe fiecare dintre conductori (fiecărui element de arie îi revine aceeaşi sarcină electrică).

Pentru un câmp electric uniform, liniile de câmp sunt paralele şi echidistante.

Observaţie: pentru planele de dimensiune mică, numai în regiunile depărtate de marginile acestora se manifestă câmp uniform. La capete apar distorsiuni ale câmpului. În cazurile în care într-un punct din spaţiu, câmpul electric este generat de un ansamblu de sarcini electrice, este valabil principiul superpoziţiei: intensitatea câmpului electric !E, într-un punct din spaţiu, este egală cu suma vectorială a intensităţilor !Ek ale câmpurilor electrice generate de fiecare sarcină electrică punctiformă Qk, independent de celelalte câmpuri.

Fluxul câmpului electric

Termenul de flux provine din limba latină: fluxus = curgător și își are originea în teoria fluidelor, unde fluxul reprezintă debitul de fluid care străbate o suprafață oarecare.

Altfel spus: fluxul electric reprezintă totalitatea liniilor de câmp electric care străbate o suprafață oarecare.

14 | P a g e

Pentru a descrie proprietățile câmpului electric referitor la un ansamblu de puncte ale mediului, aflate pe o suprafață, este utilizată mărimea fizică scalară numită fluxul câmpului electric, sau fluxul electric:

unde cu Φ am notat mărimea fizică scalară fluxul electric, cu S aria suprafeței considerate, cu

vectorul intensitatea câmpului electric, cu

normala la suprafața considerată

iar  este unghiul dintre vectorul câmpului electric !E şi vectorul normalei !n la suprafaţa dată.

Referitor la vectorul

considerăm relația:

=

∙

Fluxul câmpului electric prin suprafața considerată depinde de orientarea acesteia în raport cu direcția liniilor de camp.  Fluxul câmpului electric este maxim atunci când suprafața S este așezată normal (perpendicular) pe direcția liniilor de câmp, α = 0°.  Fluxul câmpului electric este minim atunci când suprafața S este paralelă cu direcția liniilor de câmp, α = 90°.

Unitatea de măsură pentru fluxul electric este:

Teorema lui Gauss Să considerăm o sferă de rază r, în centrul căreia este în repaus un corp punctiform de sarcină q. Ținând cont de faptul că distribuția liniilor de câmp pentru o sarcină electrică punctiformă izolată este radială, suprafața Σ sferei reprezintă locul geometric al punctelor din spațiu pentru care modulul vectorului intensitatea câmpului electrostatic are aceeași valoare.

Acest rezultat obținut în baza legii lui Coulomb a fost generalizat pentru orice suprafață Σ’ închisă și pentru orice distribuție spațială de sarcină electrică de către Karl Friederich Gauss: Fluxul câmpului electric printr-o suprafață închisă este egal cu raportul dintre sarcina totală aflată în interiorul suprafeței și permitivitatea electrică a mediului în care se află suprafața considerată.

15 | P a g e

OBSERVAČ&#x161;IE: 1) DacÄ&#x192; ĂŽn interiorul unei suprafeČ&#x203A;e ĂŽnchise, aflatÄ&#x192; ĂŽntru-n câmp electric, nu existÄ&#x192; sarcini, sau sarcina totalÄ&#x192; este nulÄ&#x192;, fluxul prin suprafaČ&#x203A;a totalÄ&#x192; este zero.

2) DacÄ&#x192; sarcina electricÄ&#x192; se aflÄ&#x192; ĂŽn afara suprafeČ&#x203A;ei, fluxul electric prin suprafaČ&#x203A;a totalÄ&#x192; este zero: numÄ&#x192;rul liniilor de câmp care intrÄ&#x192; ĂŽn suprafaČ&#x203A;Ä&#x192; este egal cu numÄ&#x192;rul liniilor câmp care ies din suprafaČ&#x203A;Ä&#x192;.

3) Liniile de câmp au, ĂŽn mod obligatoriu, â&#x20AC;&#x17E;capeteleâ&#x20AC;? pe sarcini.

PotenČ&#x203A;ialul electric denumit Č&#x2122;i potenČ&#x203A;ial electrostatic este o mÄ&#x192;rime fizicÄ&#x192; de tip câmp scalar ce caracterizeazÄ&#x192; câmpul electric. PotenČ&#x203A;ialul electric al unui punct din spaČ&#x203A;iu este egal cu raportul dintre lucrul forČ&#x203A;ei electrice necesar pentru deplasarea unui corp de probÄ&#x192; ĂŽncÄ&#x192;rcat cu o sarcinÄ&#x192; electricÄ&#x192; din acel punct pânÄ&#x192; la infinit Č&#x2122;i sarcina electricÄ&#x192; a corpului de probÄ&#x192;. Echivalent, potenČ&#x203A;ialul electrostatic este raportul dintre energia potenČ&#x203A;ialÄ&#x192; electrostaticÄ&#x192; a unui corp ĂŽncÄ&#x192;rcat electric, asociatÄ&#x192; poziČ&#x203A;iei sale ĂŽn câmpul electric, Č&#x2122;i sarcina electricÄ&#x192; a corpului.

Lucrul mecanic ĂŽn câmp electrostatic ConsiderÄ&#x192;m cÄ&#x192; sarcina +q se deplaseazÄ&#x192;, de-a lungul unei linii ce câmp, din punctul A ĂŽn punctul B, ĂŽn câmpul creat de sarcina +Q.

Conform definiČ&#x203A;iei đ??ż=đ??šâ&#x2C6;&#x2122;đ?&#x2018;&#x2018;, relaČ&#x203A;ie valabilÄ&#x192; pentru cazul ĂŽn care F=const. Č&#x2122;i paralelÄ&#x192; cu deplasarea. Ă&#x17D;n cazul nostru forČ&#x203A;a este paralelÄ&#x192; cu deplasarea, dar nu este constantÄ&#x192;. ForČ&#x203A;a electricÄ&#x192; depinde de distanČ&#x203A;Ä&#x192;. Pentru a calcula lucrul mecanic, vom apela la un artificiu matematic. Vom calcula forČ&#x203A;a medie pe distanČ&#x203A;a đ?&#x2018;¨đ?&#x2018;Š=đ?&#x2019;&#x2026;=đ?&#x2019;&#x201C;đ?&#x2018;Šâ&#x2C6;&#x2019;đ?&#x2019;&#x201C;đ?&#x2018;¨. Având ĂŽn vedere expresia forČ&#x203A;ei, cel mai bine near avantaja o medie geometricÄ&#x192;:

16 | P a g e

Cu aceste precizări:

OBSERVAȚIE: 1) Lucrul mecanic în câmp electric depinde de sarcina generatoare de câmp, Q, sarcina de probă, q și de punctele inițial și final între care se deplasează sarcina de probă.

2) Deoarece lucrul mecanic în câmp electrostatic nu depinde de drum, câmpul electric generat de două sarcini electrice punctiforme, aflate în repaus este un câmp conservativ. În consecință, forța electrică este o forță conservativă. Deși este o mărime de proces, lucrul mecanic al unei forțe conservative depinde doar de stare inițială și finală a sistemului.

Concluzii 1) Un camp electrostatic este un camp potential, caracterizat printr-o functie scalara V(x,y,z) determinata in fiecare punct al campului si denumita potential electrostatic.

2) Fiecarui punct din spatiu din jurul unui corp de masa M (sau sarcina Q) i se poate asocia un numar, potential gravitational (electric), care ne da campul scalar. Locul geometric al tuturor punctelor din jurul corpului de masa M (sau sarcina Q) care au acelasi potential constituie suprafete echipotentiale.

3) Liniile campului sunt perpendiculare pe suprafetele echipotentiale si orientate de la valori mari ale potentialului la valori mici ale acestuia.

Capacitatea electrică este o mărime fizică scalară care exprimă proprietatea corpurilor conductoare, de a înmagazina și păstra sarcini electrice. Măsura ei se definește prin raportul dintre sarcina electrică a corpului izolat și potențialul său, exprimat față de un punct depărtat la infinit de potențial nul.

Capacitatea electrică este numeric egală cu sarcina electrică care produce o variație unitară a potențialului electrical unui conductor electric izolat. Unitatea de măsură, în SI este

17 | P a g e

faradul, notat prin litera F. Capacitatea electrică, este principala caracteristică a dispozitivelor (elementelor de circuit electric) numite condensatoare.

VOPSIRE IN CAMP ELECTROSTATIC CU VOPSEA PULBERE



tehnologie de acoperire, care este facuta prin intermediul aplicarii unor particule uscate de vopsea prin intermediul campului electrostatic;



se poate aplica vopsea pulbere in camp electrostatic doar pe materialele care rezista la temperaturi de 180-200°C (au aparut pulberi care polimerizeaza in timp scurt si la temperaturi de 120-130°C).

Unul din avantajele principale ale vopsirii electrostatice il reprezinta acoperirea calitativ superioara fata de modalitatile de vopsire conventionale (vopsea lichida), rezultatul fiind o pelicula dura, rezistenta la actiune mecanica si la factorii meteorologici. Vopsirea in camp electrostatic este un tip de vopsea sau pelicula ce se aplica sub forma unei pudre. Marea diferenta intre vopseaua pudra si cea traditionala fiind ca vopseaua electrostatica nu are nevoie de dizolvanti sau intaritori pentru a o putea folosi.

Vopsirea in camp electrostatic este aplicabila in cele mai diverse domenii, de la jante auto sau moto, pana la componente ale masinilor sau de la grinzi de fier sau balustrade si pana la calorifere.

18 | P a g e

Pulverizarea în câmp electrostatic se bazează pe mișcarea particulelor atomizate de-a lungul liniilor unui câmp electromagnetic format între un pistol încărcat cu sarcini negative și un obiect încărcat cu sarcini pozitive. Particulele de lac sau vopsea încărcate electric sunt atrase spre obiectul de lăcuit după liniile de forță ale acestui câmp format între pistol și obiectul de finisat care este legat la pământ. Particulele cedează sarcina electrică și sunt reținute pe suprafața obiectului ce trebuie finisat.

Puterea câmpului electromagnetic depinde de distanța dintre pistol și obiect și de diferența de potențial (voltajul). În mod normal voltajul între obiectul încărcat și pistol este de 80 kV. Distanța depinde de echipament și variază între 0,3 și 0,5 m.

Este de la sine înțeles că nu se poate folosi orice pistol pentru astfel de aplicații și nici orice fel de lac. Există echipamente speciale pentru aplicare în câmp electrostatic, care transmit sarcina electrică materialelor peliculogene formulate anume pentru a conduce curentul electric.

Echipamentele pot fi asemănătoare pistoalelor de pulverizare obișnuite sau pot fi discuri de aplicare.

Finisarea în câmp electrostatic s-a folosit inițial pentru suporturi metalice: carcasele aparatelor de uz casnic (mașini de spălat, frigidere), caroseriile automobilelor, ușile metalice. Treptat, datorită avantajelor pe care le prezenta, s-a reușit adaptarea metodei și în domeniul finisării lemnului. Acum, finisarea în câmp electrostatic este mult folosită pentru acoperirea scaunelor sau a altor obiecte la care pulverizarea obișnuită generează pierderi foarte mari.

Lemnul este slab conducător de electricitate. De aceea, pentru a avea un efect electrostatic optim, umiditatea lemnului trebuie să fie de 10-12%, iar cea a aerului nu mai jos de 60-70%. Pentru a-i îmbunătăți conductivitatea, lemnul poate fi tratat cu soluții saline sau poate fi ținut scurtă vreme în încăperi speciale cu abur.

19 | P a g e

DEEP OSCILLATION® este o metoda de tratament unica si brevetata ce se bazează pe efectele câmpului electrostatic. Aceasta metoda oferă posibilități de aplicare deosebite, motiv pentru care este folosita cu mare succes in multe domenii medicale si terapeutice. Graţie modului său de acțiune neinvaziv, netraumatic şi foarte eficient, DEEP OSCILLATION® se pretează foarte bine pentru tratarea următoarelor indicații: 

REGENERARE MAI RAPIDĂ DUPĂ INTERVENTII CHIRURGICALE, LEZIUNI TRAUMATICE, SUPRASOLICITĂRI SAU AFECTIUNI NEUROLOGICE;



DURERI, EDEME, INFLAMAŢII, RĂNI.

20 | P a g e

CUM FUNCŢIONEAZĂ TERAPIA ELECTROSTATICĂ Este o tehnică simplă, non-invazivă ce foloseşte electricitatea statică, producând rezultate clinice rapide.

Atunci când asupra corpului se aplică un câmp electric de curent alternativ de voltaj înalt, este stimulat metabolismul celular prin suplimentarea de ioni, iar balanţa electrolitică acidbază a

sângelui

se

ajustează.

Aparatul aplică un nivel sigur de potenţial electric de voltaj înalt şi crează un câmp electric în jurul

pacientului.

Câmpul electric generează cantităţi mici de curent indus, ce pătrund în corp şi stimulează metabolismul.

Curgerea de ioni pozitivi de hidrogen poate fi direcţionată optim. Acest lucru este important deoarece de curgerea de protoni şi ioni depinde: coordonarea enzimelor, controlul calciului ionic, proteinele transportate în sânge, balanţa generală acid-bază. Fiziologia anormală este asociată cu o activitate electrică anormală. Corectarea activităţii electrice anormale facilitează restaurarea unei fiziologii normale.

21 | P a g e

aplicator electrostatic de iarba

22 | P a g e