สนามไฟฟ้าสถิต สนามไฟฟ้าสถิต สนามแม่เหล็กไฟฟ้ารอบตัวเรา

สนามไฟฟ้าตามแนวคิดทางกายภาพเบื้องต้นนั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าสภาพแวดล้อมวัสดุชนิดพิเศษที่เกิดขึ้นรอบวัตถุที่มีประจุและส่งผลกระทบต่อการจัดการทำงานร่วมกันระหว่างวัตถุดังกล่าวด้วยความเร็วสุดท้ายที่แน่นอนและในพื้นที่ จำกัด อย่างเคร่งครัด

ได้รับการพิสูจน์มานานแล้วว่าสนามไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นได้ทั้งในตัววัตถุที่ไม่เคลื่อนที่และเคลื่อนที่ สัญญาณหลักของการปรากฏตัวนี้คือผลกระทบต่อ

หนึ่งในปริมาณหลักคือแนวคิดของ "ความแรงของสนาม" ในแง่ตัวเลข คำนี้หมายถึงอัตราส่วนของแรงที่กระทำต่อประจุทดสอบ โดยตรงกับนิพจน์เชิงปริมาณของประจุนี้

ความจริงที่ว่าประจุเป็นการทดสอบหมายความว่าตัวมันเองไม่ได้มีส่วนใด ๆ ในการสร้างฟิลด์นี้ และค่าของมันมีขนาดเล็กมากจนไม่นำไปสู่การบิดเบือนของข้อมูลเริ่มต้น ความแรงของสนามวัดเป็น V / m ซึ่งตามอัตภาพเท่ากับ N / C

นักวิจัยชาวอังกฤษที่มีชื่อเสียง M. Faraday ได้แนะนำวิธีการแสดงภาพกราฟิกของสนามไฟฟ้าไปสู่การหมุนเวียนทางวิทยาศาสตร์ ในความเห็นของเขา สสารชนิดพิเศษนี้ในภาพวาดควรแสดงเป็นเส้นต่อเนื่อง ต่อมาพวกเขาเริ่มถูกเรียกว่า "เส้นความเข้มสนามไฟฟ้า" และทิศทางตามกฎทางกายภาพพื้นฐานนั้นสอดคล้องกับทิศทางของความตึงเครียด

เส้นแรงจำเป็นในการแสดงลักษณะคุณภาพของแรงตึง เช่น ความหนาแน่นหรือความหนาแน่น ในกรณีนี้ ความหนาแน่นของเส้นแรงตึงจะขึ้นอยู่กับจำนวนต่อหน่วยพื้นผิว รูปภาพที่สร้างขึ้นของเส้นแรงช่วยให้คุณกำหนดการแสดงออกเชิงปริมาณของความแรงของสนามในแต่ละส่วนได้ เช่นเดียวกับการค้นหาว่ามีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร

สนามไฟฟ้าของไดอิเล็กทริกมีคุณสมบัติที่น่าสนใจทีเดียว ดังที่คุณทราบไดอิเล็กทริกเป็นสารที่ไม่มีอนุภาคที่มีประจุฟรีในทางปฏิบัติดังนั้นจึงไม่สามารถดำเนินการได้ ก่อนอื่น สารดังกล่าวควรรวมถึงก๊าซทั้งหมด เซรามิก พอร์ซเลน น้ำกลั่น ไมกา ฯลฯ

เพื่อกำหนดความแรงของสนามในไดอิเล็กทริก สนามไฟฟ้าจะต้องผ่านเข้าไป ภายใต้การกระทำของมัน ประจุที่ถูกผูกไว้ในอิเล็กทริกเริ่มเปลี่ยน แต่พวกมันไม่สามารถออกจากขอบเขตของโมเลกุลได้ ทิศทางของการกระจัดแสดงว่าประจุบวกถูกแทนที่ตามทิศทางของสนามไฟฟ้า และประจุลบจะถูกแทนที่ด้วย อันเป็นผลมาจากการปรับเปลี่ยนเหล่านี้สนามไฟฟ้าใหม่เกิดขึ้นภายในอิเล็กทริกซึ่งทิศทางตรงข้ามกับสนามภายนอกโดยตรง สนามภายในนี้ทำให้สนามภายนอกอ่อนแอลงอย่างเห็นได้ชัด ดังนั้นความเข้มของสนามหลังจึงลดลง

ความแรงของสนามเป็นคุณลักษณะเชิงปริมาณที่สำคัญที่สุด ซึ่งเป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังที่สสารชนิดพิเศษนี้กระทำต่อประจุไฟฟ้าภายนอก แม้ว่าจะเป็นไปไม่ได้ที่จะเห็นค่านี้ แต่เมื่อใช้การวาดเส้นแรง คุณก็จะได้แนวคิดเกี่ยวกับความหนาแน่นและทิศทางของมันในอวกาศ

การกระทำของวัตถุที่มีประจุบางอย่างกับวัตถุที่มีประจุอื่นนั้นกระทำโดยไม่ต้องสัมผัสโดยตรงโดยใช้สนามไฟฟ้า

สนามไฟฟ้าเป็นวัสดุ มันมีอยู่โดยอิสระจากเราและความรู้ของเราเกี่ยวกับเรื่องนี้

สนามไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นโดยประจุไฟฟ้าและตรวจพบด้วยความช่วยเหลือของประจุไฟฟ้าโดยการกระทำของแรงบางอย่างกับพวกมัน

สนามไฟฟ้าแพร่กระจายด้วยความเร็วสุดท้าย 300,000 กม. / วินาทีในสุญญากาศ

เนื่องจากคุณสมบัติหลักประการหนึ่งของสนามไฟฟ้าคือผลกระทบต่ออนุภาคที่มีประจุที่มีความแรงบางอย่าง ดังนั้นเพื่อที่จะแนะนำลักษณะเชิงปริมาณของสนาม จึงจำเป็นต้องวางวัตถุขนาดเล็กที่มีประจุ q (ประจุทดสอบ) ที่ จุดที่สำรวจในอวกาศ แรงจะกระทำต่อร่างกายนี้จากด้านข้างของสนาม

หากคุณเปลี่ยนค่าของประจุทดสอบ เช่น สองครั้ง แรงที่กระทำกับประจุจะเปลี่ยนสองครั้งด้วย

เมื่อค่าของประจุทดสอบเปลี่ยน n ครั้ง แรงที่กระทำต่อประจุจะเปลี่ยน n ครั้งด้วย

อัตราส่วนของแรงที่กระทำต่อประจุทดสอบที่วางอยู่ที่จุดที่กำหนดของสนามต่อค่าของประจุนี้เป็นค่าคงที่และไม่ขึ้นกับแรงนี้ หรือขนาดของประจุ หรือขึ้นกับว่ามี ค่าใช้จ่ายใดๆ อัตราส่วนนี้กำหนดด้วยตัวอักษรและถือเป็นลักษณะความแรงของสนามไฟฟ้า ปริมาณทางกายภาพที่สอดคล้องกันเรียกว่า ความแรงของสนามไฟฟ้า .

ความตึงเครียดแสดงให้เห็นว่าแรงใดกระทำจากด้านข้างของสนามไฟฟ้ากับประจุหนึ่งหน่วยที่วางอยู่ที่จุดที่กำหนดของสนาม

ในการหาหน่วยของแรงตึง จำเป็นต้องแทนที่หน่วยของแรง - 1 N และประจุ - 1 C ลงในสมการควบคุมของแรงตึง เราได้รับ: [E] = 1 N / 1 Cl = 1 N / Cl

เพื่อความชัดเจน สนามไฟฟ้าในภาพวาดจะแสดงโดยใช้เส้นแรง

สนามไฟฟ้าสามารถเคลื่อนที่ประจุจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งได้ เพราะฉะนั้น, ประจุที่วางอยู่ที่จุดที่กำหนดของสนามจะมีพลังงานสำรองอยู่.

สามารถป้อนลักษณะพลังงานของสนามในลักษณะเดียวกับการแนะนำลักษณะแรง

เมื่อค่าของประจุทดสอบเปลี่ยนไป ไม่เพียงแต่แรงที่กระทำกับประจุเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนพลังงานศักย์ของประจุนี้ด้วย อัตราส่วนของพลังงานของประจุทดสอบซึ่งอยู่ที่จุดที่กำหนดของสนามต่อค่าของประจุนี้เป็นค่าคงที่และไม่ขึ้นกับพลังงานหรือประจุ

เพื่อให้ได้หน่วยของศักย์ จำเป็นต้องเปลี่ยนหน่วยของพลังงาน - 1 J และประจุ - 1 C เป็นสมการของศักย์ไฟฟ้า เราได้รับ: [φ] = 1 J / 1 C = 1 V.

หน่วยนี้มีชื่อของตัวเองว่า 1 โวลต์

ศักยภาพของสนามของประจุแบบจุดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับขนาดของประจุที่สร้างสนามและเป็นสัดส่วนผกผันกับระยะทางจากประจุถึงจุดที่กำหนดของสนาม:

สนามไฟฟ้าในภาพวาดยังสามารถแสดงโดยใช้พื้นผิวที่มีศักยภาพเท่ากันเรียกว่า พื้นผิวศักย์ไฟฟ้า .

เมื่อประจุไฟฟ้าเคลื่อนจากจุดที่มีศักย์หนึ่งไปยังจุดที่มีศักย์ต่างกัน งานก็เสร็จสิ้น

ปริมาณทางกายภาพเท่ากับอัตราส่วนของงานการย้ายประจุจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งไปยังค่าของประจุนี้เรียกว่า แรงดันไฟฟ้า :

แรงดันไฟฟ้าแสดงว่างานที่ทำโดยสนามไฟฟ้ามีค่าเท่ากับเมื่อประจุ 1 C ถูกย้ายจากจุดหนึ่งของสนามไปยังอีกจุดหนึ่ง

หน่วยของแรงดันและศักย์ไฟฟ้าคือ 1 V.

แรงดันไฟฟ้าระหว่างจุดสองจุดของสนามซึ่งอยู่ห่างจากกัน d สัมพันธ์กับความแรงของสนาม:

ในสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ การย้ายประจุจากจุดหนึ่งของสนามไปยังอีกจุดหนึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของวิถีและถูกกำหนดโดยขนาดของประจุและความต่างศักย์ระหว่างจุดในสนามเท่านั้น

ประเภทบทเรียน: บทเรียนในการเรียนรู้เนื้อหาใหม่

วัตถุประสงค์ของบทเรียน:

เกี่ยวกับการศึกษา:

1. เพื่อสร้างหนึ่งในแนวคิดพื้นฐานของอิเล็กโทรไดนามิกส์ - สนามไฟฟ้า
2. เพื่อสร้างความคิดของสสารในสองรูปแบบ: สสารและฟิลด์
3. แสดงวิธีการตรวจจับสนามไฟฟ้า

กำลังพัฒนา:

1. เพื่อพัฒนาความสามารถของนักเรียนในการวิเคราะห์ เปรียบเทียบ เน้นคุณลักษณะที่สำคัญ หาข้อสรุป
2. พัฒนาความคิดเชิงนามธรรมและเชิงตรรกะของนักเรียน

การให้ความรู้:

1. ใช้ตัวอย่างการต่อสู้ระหว่างทฤษฎีการกระทำระยะสั้นและระยะยาว แสดงความซับซ้อนของกระบวนการรับรู้
2. สร้างโลกทัศน์ต่อตัวอย่างความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของสสาร
3. เพื่อปลูกฝังความสามารถในการพิสูจน์ ปกป้องมุมมองของคุณ

อุปกรณ์:

• เครื่องฉายเหนือศีรษะ;
• อุปกรณ์สำหรับแสดงสเปกตรัมของสนามไฟฟ้า
• ตัวแปลงไฟฟ้าแรงสูง "ดิสชาร์จ";
• แหล่งที่มาปัจจุบัน
• สายเชื่อมต่อ;
• อิเล็กโทรมิเตอร์;
• ขน, ไม้ลูกแก้ว;
• ตัวเลขกระดาษ
• สำลีชิ้นหนึ่ง, สายไฟ;
• หม้อแปลงไฟฟ้า;
• ขดลวดที่มีหลอดไฟ 3.5V

ช่วงเวลาการสอน: คำนึงถึงความรู้ความสามารถทักษะ

แผนกต้อนรับ: การสำรวจหน้าผาก

ครู: จำไว้ว่าประจุไฟฟ้าคืออะไร
นักเรียน:ประจุไฟฟ้าเป็นสมบัติของร่างกายที่จะทำปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างกันกับแรงที่ลดลงตามระยะทางที่เพิ่มขึ้นในลักษณะเดียวกับแรงโน้มถ่วงสากล แต่เกินแรงโน้มถ่วงหลายเท่า
ครู:เป็นไปได้ไหมที่จะพูดว่า: "มีค่าใช้จ่ายบินแล้ว"
นักเรียน:เลขที่. ประจุไฟฟ้าอยู่บนอนุภาคเสมอ ไม่มีประจุไฟฟ้าฟรี
ครู:คุณรู้ประจุไฟฟ้าประเภทใดและมีปฏิกิริยาอย่างไร
นักเรียน: ในธรรมชาติมีอนุภาคที่มีประจุบวกและประจุลบ อนุภาคที่มีประจุบวกสองอนุภาคหรือประจุลบสองตัวจะถูกขับไล่ ในขณะที่อนุภาคที่มีประจุบวกและประจุลบจะถูกดึงดูด
ครู:อันที่จริงข้อกล่าวหามีทุกอย่างเช่นเดียวกับชีวิตของผู้คน คนที่กระตือรือร้นที่กระตือรือร้นสองคนไม่สามารถอยู่ด้วยกันเป็นเวลานานได้ ความกระฉับกระเฉงและความสงบเข้ากันได้ดีสิ่งที่แตกต่างกันถูกดึงดูด
ครู:ในไฟฟ้าสถิต คุณกับฉันรู้กฎของคูลอมบ์สำหรับปฏิกิริยาของประจุ เขียนและสร้างกฎหมายนี้
นักเรียน: F = k | q1 | | q2 | / rІ (เขียนบนกระดานออกเสียงกฎหมาย)

แรงของปฏิกิริยาระหว่างวัตถุที่มีประจุอยู่กับที่สองตัวในสุญญากาศนั้นแปรผันโดยตรงกับผลคูณของโมดูลประจุประจุ และเป็นสัดส่วนผกผันกับกำลังสองของระยะห่างระหว่างวัตถุทั้งสอง หากเพิ่มขึ้นอย่างน้อยหนึ่งประจุ แรงของการโต้ตอบจะเพิ่มขึ้น หากระยะห่างระหว่างประจุเพิ่มขึ้น แรงจะลดลง

ช่วงเวลาการสอน: สื่อการสอนของการเรียนรู้เนื้อหาใหม่
แผนกต้อนรับ:สถานการณ์ปัญหา

ครู: โอเค เราจำสิ่งสำคัญที่เราผ่านได้ คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าการเรียกเก็บเงินหนึ่งครั้งมีผลกับอีกกรณีหนึ่งหรือไม่?

ประสบการณ์: ฉันใส่สำลีชิ้นหนึ่งบนขั้วลบของตัวแปลงไฟฟ้าแรงสูง มันได้เครื่องหมายลบ จากด้านข้างของขั้วบวก แรงไฟฟ้ากระทำบนผ้าฟลีซ ภายใต้อิทธิพลของเธอ สำลีกระโดดไปที่ขั้วบวก ได้เครื่องหมายบวก ฯลฯ

ครู: การเรียกเก็บเงินหนึ่งมีผลกับอีกคนหนึ่งอย่างไร ปฏิกิริยาทางไฟฟ้าเกิดขึ้นได้อย่างไร? กฎของคูลอมบ์ไม่ตอบคำถามนี้ ปัญหา ... พูดนอกเรื่องจากปฏิกิริยาทางไฟฟ้า และคุณโต้ตอบกันอย่างไรเช่น Anya จะดึงความสนใจของคัทย่ามาที่ตัวเองได้อย่างไร?
นักเรียน:ฉันสามารถจับมือเธอ ดัน จดบันทึก ขอใครสักคนโทรหาเธอ ตะโกน เป่านกหวีด
ครู: ในทุกการกระทำของคุณในมุมมองของฟิสิกส์ มีสิ่งหนึ่งที่เหมือนกันคือ ใครสังเกตเห็นสิ่งทั่วไปนี้
นักเรียน: ปฏิสัมพันธ์จะดำเนินการผ่านข้อต่อระดับกลาง (แขน, ไหล่, โน้ต) หรือผ่านสื่อ (เสียงแพร่กระจายในอากาศ)
ครู: บทสรุปคืออะไร?
นักเรียน:สำหรับปฏิสัมพันธ์ของร่างกาย จำเป็นต้องมีกระบวนการทางกายภาพบางอย่างในช่องว่างระหว่างร่างกายที่มีปฏิสัมพันธ์
ครู: ดังนั้น เราค้นพบปฏิสัมพันธ์ของผู้คน แต่ประจุไฟฟ้ามีปฏิกิริยาอย่างไร? ลิงค์กลางคืออะไร สื่อที่ทำปฏิกิริยาทางไฟฟ้าคืออะไร?

ช่วงเวลาการสอน: เรียนรู้เนื้อหาใหม่
แผนกต้อนรับ: คำอธิบายตามความรู้ของนักเรียน องค์ประกอบของข้อพิพาท องค์ประกอบของเกม การนำเสนอทฤษฎีในข้อ การทดลองสาธิต
ครู:ในเรื่องนี้ มีการโต้เถียงกันอย่างยาวนานในวิชาฟิสิกส์ระหว่างผู้สนับสนุนทฤษฎีการกระทำระยะสั้นและระยะยาว ตอนนี้เราจะกลายเป็นผู้สนับสนุนทฤษฎีเหล่านี้และพยายามโต้แย้ง ..
(ฉันแบ่งห้องเรียนและกระดานดำออกเป็นสองส่วน ทางด้านขวาของกระดานดำ ฉันเขียนว่า: "ทฤษฎีการกระทำระยะสั้น" ปริศนาอักษรไขว้ถูกวาดไว้ที่นี่ด้วย รูปที่ 1)

(ทางด้านซ้ายของกระดาน ฉันเขียนว่า: "ทฤษฎีการกระทำในระยะไกล" นี่คือปริศนาอักษรไขว้ รูปที่ 2)

ครู: ดังนั้นทางด้านขวาของชั้นเรียน - ผู้สนับสนุนทฤษฎีการกระทำระยะสั้น ข้อเสนอ?
ด้านซ้าย - ผู้สนับสนุนทฤษฎีการกระทำในระยะไกล ข้อเสนอ?
(ฉันไปทางด้านขวาของชั้นเรียน)

ครู: เอาล่ะเรามาเริ่มทะเลาะกัน ฉันกำลังอธิบายสาระสำคัญของทฤษฎีการกระทำระยะสั้น และคุณช่วยฉันเดาคำศัพท์ที่เขียนไว้บนกระดาน

เราเป็นผู้เสนอการดำเนินการอย่างใกล้ชิด

ระหว่างร่างกายควรจะมี วันพุธ.
ลิงค์สำหรับการสื่อสารไม่ใช่ ความว่างเปล่า
กระบวนการในสภาพแวดล้อมนั้นหายวับไป
แต่ไม่ทัน. ความเร็วของพวกเขา มีขอบเขต
(จากนั้นฉันพูดซ้ำอีกครั้งโดยไม่หยุด ฉันขอให้ผู้สนับสนุนทฤษฎีการกระทำระยะสั้นออกเสียงคำที่เน้นสีทั้งหมด)

ครู: ยกตัวอย่างเพื่อพิสูจน์ทฤษฎีของคุณ
นักเรียน: 1. เสียงเดินทางผ่านอากาศหรือตัวกลางอื่น ๆ ด้วยความเร็ว 330 m / s

2. กดแป้นเบรก แรงดันน้ำมันเบรกที่ความเร็วสุดท้ายจะถูกส่งไปยังผ้าเบรก
(ฉันย้ายไปทางด้านซ้ายของชั้นเรียน)

ครู: ผู้สนับสนุนทฤษฎีการกระทำในระยะไกล ฉันนำเสนอแก่นแท้ของทฤษฎีการกระทำในระยะไกล และคุณช่วยฉันเดาคำศัพท์ที่เขียนไว้บนกระดาน

เราเป็นผู้สนับสนุนการกระทำระยะยาว
อนุมัติ: เพื่อการโต้ตอบ
จำเป็นอย่างหนึ่ง ความว่างเปล่า
และไม่ใช่บางลิงค์ วันพุธ.
ปฏิสัมพันธ์ของร่างกายปฏิเสธไม่ได้
ในความว่างเปล่านั้นก็เกิดขึ้น ทันที

(แล้วฉันพูดซ้ำอีกครั้งโดยไม่หยุดฉันขอให้คุณออกเสียงคำที่เลือกให้กับผู้สนับสนุนทฤษฎีการกระทำในระยะไกลทุกคน)

ครู: ยกตัวอย่างเพื่อพิสูจน์ทฤษฎีของคุณ?
นักเรียน: 1.กดสวิตซ์ไฟจะติดทันที 2. ฉันใช้ไฟฟ้าคันบนขน นำไปที่อิเล็กโทรมิเตอร์ เข็มอิเล็กโทรมิเตอร์เบี่ยงเบนทันที (แสดง ประสบการณ์ ด้วยอิเล็กโทรมิเตอร์)
ครู:มาจดบันทึกในสมุดบันทึกกันเถอะ:

ทฤษฎีระยะสั้น:

1. ปฏิกิริยาทางไฟฟ้าจะดำเนินการผ่านตัวกลางและตัวเชื่อมระดับกลาง
2. ปฏิกิริยาทางไฟฟ้าถูกส่งด้วยความเร็วจำกัด

ทฤษฎีระยะยาว:

1. ปฏิสัมพันธ์ทางไฟฟ้าเกิดขึ้นผ่านช่องว่าง
2. ปฏิกิริยาทางไฟฟ้าจะถูกส่งต่อทันที

ครู: เป็นอย่างไร? ใครถูก? เพื่อแก้ไขข้อพิพาทเราต้อง ... ?

คลาส: ไอเดีย.

ครู: ใช่ แนวคิดนี้เป็นเกมที่หายากในป่าแห่งคำ / วี เฮียวโกะ /

การโต้เถียงเสร็จสิ้นโดยผู้ก่อกำเนิดความคิด -
ไมเคิล ฟาราเดย์ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ

แนวคิดของฟาราเดย์คืออะไร? ไปที่หน้า 102 วรรค 38 จุดที่ 1

ฉันขอเวลาคุณ 3 นาทีเพื่อจับความคิดอันยอดเยี่ยมของฟาราเดย์ ( ชั้นเรียนอ่านครูเปลี่ยนตำแหน่งของเครื่องดนตรี)

ลูกศิษย์: ตามความคิดของฟาราเดย์ ประจุไฟฟ้าจะไม่ทำปฏิกิริยากันโดยตรง แต่ละคนสร้างขึ้นในพื้นที่โดยรอบ ไฟฟ้า สนาม. ฟิลด์ของการชาร์จหนึ่งครั้งจะมีผลกับการชาร์จอีกรายการหนึ่ง และในทางกลับกัน เมื่อระยะห่างจากประจุเพิ่มขึ้น สนามก็จะอ่อนลง

ครู: แล้วใครถูก: ผู้สนับสนุนทฤษฎีการกระทำระยะยาวหรือระยะสั้น?

ลูกศิษย์: ผู้สนับสนุนทฤษฎีการกระทำระยะสั้น

ครู: และลิงค์กลางที่ทำปฏิกิริยาทางไฟฟ้าคืออะไร?

นักเรียน: สนามไฟฟ้า.

ครู: เหตุใดสำลีที่มีประจุจึงโต้ตอบกับลูกบอลที่มีประจุในระยะไกล จำประสบการณ์นี้ได้ไหม

ลูกศิษย์: สนามไฟฟ้าของลูกบอลที่มีประจุทำหน้าที่บนสำลี

ครู : สนามไฟฟ้า ... พูดง่าย แต่จินตนาการยาก ประสาทสัมผัสของเรามองไม่เห็น แก้ไขฟิลด์นี้ แล้วสนามไฟฟ้าคืออะไร? (ถ้อยคำของจุดที่ 1) - 4) เราสร้างร่วมกันนักเรียนจดบันทึกในสมุดบันทึก)

สนามไฟฟ้า: ( เขียนในสมุดบันทึก). ความคิดเห็นปากเปล่าโดยครูหรือนักเรียน

ครู: คุณต้องการ "ดู" สนามไฟฟ้าหรือไม่?

สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้ด้วยประสาทสัมผัสของเรา อนุภาคขนาดเล็ก (เซโมลินา) ที่เทลงในน้ำมันเครื่องและวางในสนามไฟฟ้าแรงจะช่วยเราได้

ประสบการณ์. (อุปกรณ์ที่ใช้แสดงสเปกตรัมของสนามไฟฟ้า)

ฉันใช้ cuvette กับน้ำมันและ semolina ผัดบนเครื่องฉายภาพเหนือศีรษะนำแรงดันไฟฟ้าจาก "Discharge" ไปยังขั้วไฟฟ้า ประจุตรงข้ามปรากฏบนอิเล็กโทรด เราเห็นอะไรจะอธิบายอย่างไร?

ลูกศิษย์: มีสนามไฟฟ้าอยู่รอบขั้วไฟฟ้า ทุ่งกระทำต่อเมล็ดพืชด้วยกำลัง

ครู: ธัญพืชเข้าแถว สายไฟ สนามไฟฟ้าสะท้อน "ภาพ" ของเขา ในกรณีที่เส้นมีความหนาแน่นมากขึ้น - สนามจะแข็งแกร่งขึ้น น้อยกว่า - อ่อนแอกว่า เส้นยืดเข้าหากันซึ่งหมายความว่าทุ่งอยู่ตรงข้าม

สนามของแผ่นทั้งสองนั้นแตกต่างกัน เส้นสนามขนานกัน สนามดังกล่าวจะเหมือนกันทุกจุดและเรียกว่าเครื่องแบบ

ฉันจะวางวงแหวนโลหะลงในจานสองแผ่น "เมล็ดพืชไม่ได้จัดเรียงใหม่ภายในวงแหวน หมายความว่าอย่างไร?

ศิษย์ : ไม่มีสนามไฟฟ้าอยู่ภายในวงแหวนโลหะ

ช่วงเวลาการสอน: ลักษณะทั่วไป; บัญชีสั้นของความรู้
แผนกต้อนรับ:สำรวจด่วนโดยใช้การ์ดสัญญาณ ประสบการณ์การคาดเดา

ครู: วันนี้เราได้เรียนรู้อะไรไปบ้าง มีอะไรอยู่ในหัวของเราบ้าง? มาเช็คกัน มีไพ่ 5 ใบที่มีสีต่างกันบนโต๊ะของคุณ ฉันถามคำถามคุณยกการ์ดซึ่งจากมุมมองของคุณคำตอบที่ถูกต้องคือ: ด้านที่มีสี - เข้าหาฉันข้อความ - เข้าหาคุณ ตามสีฉันจะรู้ได้อย่างรวดเร็วว่าใครได้เรียนรู้อะไร (ครูบันทึกผลการสำรวจด่วน)

แบบสำรวจด่วน.

คำถามที่ 1 สาระสำคัญของทฤษฎีใกล้เคียงกับการกระทำหรือไม่? (ใบแดง).

คำถามที่ 2 สาระสำคัญของทฤษฎีการกระทำในระยะไกล? (บัตรสีฟ้า).
คำถามที่ 3สาระสำคัญของความคิดของฟาราเดย์คืออะไร? (กรีนการ์ด).
คำถามที่ 4สนามไฟฟ้าคืออะไร? (การ์ดขาว).

(ไพ่ใบที่ห้า (สีส้ม) ไม่ตรงกับคำถามใดๆ)

ข้อความของการ์ด

1. ใบแดง: ร่างกายโต้ตอบผ่านลิงก์ระดับกลางกับใบสุดท้าย
   ความเร็ว.
2. บัตรสีฟ้า: ร่างกายโต้ตอบผ่านความว่างเปล่าทันที
3. กรีนการ์ด: ปฏิกิริยาทางไฟฟ้าเกิดจาก
   สนามไฟฟ้า.
4. บัตรสีขาว: สสารชนิดหนึ่งที่มีอยู่ในอวกาศรอบ ๆ ร่างที่ถูกชาร์จ สนามนี้เป็นอิสระจากเรา แผ่ขยายด้วยความเร็วจำกัด และกระทำการด้วยแรงบางอย่างในประจุ

บรรทัดล่าง: ครูบอกว่ามีนักเรียนกี่คนที่ตอบคำถามถูกต้อง ตั้งชื่อสีที่ถูกต้องของการ์ด ทำได้ดี!

ครู: และตอนนี้ - ประสบการณ์ภายใต้ระฆัง

ประสบการณ์: ฉันเชื่อมต่อหม้อแปลงเข้ากับเครือข่าย ประจุเคลื่อนที่ในขดลวดซึ่งอย่างที่คุณทราบจะมีการสร้างสนามไฟฟ้า ฉันเอาขดลวดและตะเกียง ขดลวดไม่ได้เชื่อมต่อกับเครือข่าย ฉันนำมันไปที่หม้อแปลง ทำไมหลอดไฟถึงเรืองแสงเมื่อไม่ได้เสียบเข้ากับเครือข่ายไฟฟ้า

ศิษย์ : มีสนามไฟฟ้าอยู่รอบๆ ขดลวดของหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งทำหน้าที่เกี่ยวกับประจุในขดลวดโดยแรง กำหนดประจุให้เคลื่อนที่ กระแสไหลผ่านหลอดไฟ หลอดไฟจะเรืองแสง เขตข้อมูลเป็นวัสดุ สนามไฟฟ้ามีอยู่จริง!

ช่วงเวลาการสอน: การบ้าน
แผนกต้อนรับ:การเขียนย่อหน้าลงในไดอารี่จากกระดานดำ

§37 คำถามหน้า 102 §38 คำถามหน้า 104 (Myakishev G.Ya. Bukhovtsev B.B. หนังสือเรียนสำหรับสถาบันการศึกษา 10 ชั้นเรียน - 8th ed. - M.: Prosv., 2000 )

VI STAGE

ช่วงเวลาการสอน: สรุป

การรับ: คำนึงถึงคำตอบที่ถูกต้องของนักเรียนสำหรับบทเรียนด้วยการสรุปทั่วไปในภายหลัง การให้คะแนน

สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กสลับกันภายใต้สภาวะบางอย่างสามารถสร้างกันและกันได้ พวกมันสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งไม่ได้รวมกันเลย นี่เป็นภาพรวมเดียว ซึ่งทั้งสองฟิลด์นี้ไม่สามารถอยู่ได้หากไม่มีกันและกัน

จากประวัติศาสตร์

ประสบการณ์ของนักวิทยาศาสตร์ชาวเดนมาร์ก Hans Christian Oersted ซึ่งดำเนินการในปี พ.ศ. 2364 แสดงให้เห็นว่ากระแสไฟฟ้าสร้างสนามแม่เหล็ก ในทางกลับกันสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าได้ สิ่งนี้ได้รับการพิสูจน์โดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Michael Faraday ผู้ค้นพบปรากฏการณ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าในปี 1831 เขายังเป็นผู้เขียนคำว่า "สนามแม่เหล็กไฟฟ้า"

ในเวลานั้น แนวความคิดของการกระทำระยะไกลของนิวตันถูกนำมาใช้ในวิชาฟิสิกส์ เชื่อกันว่าร่างกายทั้งหมดทำหน้าที่ซึ่งกันและกันผ่านความว่างเปล่าด้วยความเร็วสูงอย่างไม่สิ้นสุด (เกือบจะในทันที) และในทุกระยะทาง สันนิษฐานว่าประจุไฟฟ้ามีปฏิกิริยาในลักษณะเดียวกัน ฟาราเดย์กลับเชื่อว่าความว่างเปล่าไม่มีอยู่ในธรรมชาติ และการปฏิสัมพันธ์นั้นเกิดขึ้นที่ความเร็วจำกัดผ่านสภาพแวดล้อมทางวัตถุบางอย่าง สื่อสำหรับประจุไฟฟ้านี้คือ สนามแม่เหล็กไฟฟ้า... และแพร่กระจายด้วยความเร็วเท่ากับความเร็วแสง

ทฤษฎีของแมกซ์เวลล์

โดยนำผลการศึกษาที่ผ่านมามารวมไว้ด้วยกัน นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ James Clerk Maxwellในปี พ.ศ. 2407 ได้สร้างขึ้น ทฤษฎีสนามแม่เหล็กไฟฟ้า... ตามที่เธอกล่าว สนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงจะสร้างสนามไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลง และสนามไฟฟ้ากระแสสลับจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับ แน่นอนว่าในช่วงเริ่มต้น ฟิลด์ใดฟิลด์หนึ่งถูกสร้างขึ้นโดยแหล่งที่มาของประจุหรือกระแสน้ำ แต่ในอนาคต ฟิลด์เหล่านี้อาจมีอยู่แล้วโดยอิสระจากแหล่งที่มาดังกล่าว ซึ่งทำให้ฟิลด์อื่นปรากฏขึ้น นั่นคือ, สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเป็นส่วนประกอบของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเดียว... และการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในสิ่งเหล่านี้ทำให้เกิดการปรากฏตัวของอีกคนหนึ่ง สมมติฐานนี้เป็นพื้นฐานของทฤษฎีของแมกซ์เวลล์ สนามไฟฟ้าที่เกิดจากสนามแม่เหล็กคือกระแสน้ำวน เส้นแรงของมันถูกปิด

ทฤษฎีนี้เป็นปรากฏการณ์วิทยา ซึ่งหมายความว่ามันถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของสมมติฐานและการสังเกตและไม่ได้พิจารณาถึงสาเหตุของการเกิดสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก

คุณสมบัติของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า

สนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นการรวมกันของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก ดังนั้น ณ จุดแต่ละจุดของพื้นที่ จึงอธิบายโดยปริมาณหลักสองค่า: ความแรงของสนามไฟฟ้า อี และการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก วี .

เนื่องจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเป็นกระบวนการของการแปลงสนามไฟฟ้าให้เป็นสนามแม่เหล็ก จากนั้นสนามแม่เหล็กจึงกลายเป็นไฟฟ้า สถานะของสนามแม่เหล็กจึงเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา การแพร่กระจายในอวกาศและเวลาทำให้เกิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับความถี่และความยาว คลื่นเหล่านี้แบ่งออกเป็น คลื่นวิทยุ, รังสีเทราเฮิร์ตซ์, รังสีอินฟราเรด, แสงที่มองเห็นได้, รังสีอัลตราไวโอเลต, รังสีเอกซ์และแกมมา.

เวกเตอร์ของความเข้มและการเหนี่ยวนำของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะตั้งฉากกัน และระนาบที่พวกมันนอนอยู่นั้นตั้งฉากกับทิศทางของการแพร่กระจายคลื่น

ในทฤษฎีของการกระทำระยะไกล ความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าถือว่ามีขนาดใหญ่มาก อย่างไรก็ตาม แมกซ์เวลล์พิสูจน์ว่าไม่เป็นเช่นนั้น ในสารหนึ่ง คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแพร่กระจายด้วยความเร็วจำกัด ซึ่งขึ้นอยู่กับการซึมผ่านของไดอิเล็กตริกและแม่เหล็กของสาร ดังนั้นทฤษฎีของแมกซ์เวลล์จึงเรียกว่าทฤษฎีการกระทำระยะสั้น

จากการทดลอง ทฤษฎีของ Maxwell ได้รับการยืนยันในปี 1888 โดย Heinrich Rudolf Hertz นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน เขาพิสูจน์ว่ามีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอยู่ ยิ่งไปกว่านั้น เขายังวัดความเร็วของการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศ ซึ่งกลายเป็นว่าเท่ากับความเร็วของแสง

ในรูปแบบอินทิกรัล กฎหมายนี้มีลักษณะดังนี้:

กฎของเกาส์สำหรับสนามแม่เหล็ก

ฟลักซ์ของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กผ่านพื้นผิวปิดเป็นศูนย์.

ความหมายทางกายภาพของกฎข้อนี้คือไม่มีประจุแม่เหล็กในธรรมชาติ ไม่สามารถแยกขั้วแม่เหล็กออกได้ เส้นสนามแม่เหล็กถูกปิด

กฎการเหนี่ยวนำของฟาราเดย์

การเปลี่ยนแปลงของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กทำให้เกิดสนามไฟฟ้ากระแสน้ำวน

,

ทฤษฎีบทการหมุนเวียนของสนามแม่เหล็ก

ทฤษฎีบทนี้อธิบายที่มาของสนามแม่เหล็กรวมถึงสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นเองด้วย

กระแสไฟฟ้าและการเปลี่ยนแปลงในการเหนี่ยวนำไฟฟ้าทำให้เกิดสนามแม่เหล็กกระแสน้ำวน.

,

,

อี- ความแรงของสนามไฟฟ้า

NS- ความแรงของสนามแม่เหล็ก

วี- การเหนี่ยวนำแม่เหล็ก นี่คือปริมาณเวกเตอร์ที่แสดงด้วยแรงที่สนามแม่เหล็กกระทำต่อประจุของค่า q ที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว v;

NS- การเหนี่ยวนำไฟฟ้าหรือการกระจัดไฟฟ้า เป็นปริมาณเวกเตอร์เท่ากับผลรวมของเวกเตอร์ความเข้มและเวกเตอร์โพลาไรซ์ โพลาไรเซชันเกิดจากการกระจัดของประจุไฟฟ้าภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าภายนอกที่สัมพันธ์กับตำแหน่งเมื่อไม่มีสนามดังกล่าว

Δ - โอเปอเรเตอร์ นาบลา การกระทำของโอเปอเรเตอร์นี้ในฟิลด์เฉพาะเรียกว่าโรเตอร์ของฟิลด์นี้

Δ x E = เน่า E

ρ - ความหนาแน่นของประจุไฟฟ้าภายนอก

NS- ความหนาแน่นกระแส - ค่าแสดงความแรงของกระแสที่ไหลผ่านพื้นที่หนึ่งหน่วย

กับ- ความเร็วแสงในสุญญากาศ

การศึกษาสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามีส่วนร่วมในวิทยาศาสตร์ที่เรียกว่า ไฟฟ้ากระแส... เธอพิจารณาการมีปฏิสัมพันธ์กับวัตถุที่มีประจุไฟฟ้า ปฏิสัมพันธ์นี้เรียกว่า แม่เหล็กไฟฟ้า... อิเล็กโทรไดนามิกแบบคลาสสิกอธิบายเฉพาะคุณสมบัติต่อเนื่องของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าโดยใช้สมการของแมกซ์เวลล์ อิเล็กโทรไดนามิกควอนตัมสมัยใหม่เชื่อว่าสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามีคุณสมบัติไม่ต่อเนื่อง (ไม่ต่อเนื่อง) และปฏิกิริยาทางแม่เหล็กไฟฟ้าดังกล่าวเกิดขึ้นด้วยความช่วยเหลือของอนุภาคควอนตัมที่แบ่งแยกไม่ได้ซึ่งไม่มีมวลและประจุ ควอนตัมของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าเรียกว่า โฟตอน .

สนามแม่เหล็กไฟฟ้ารอบตัวเรา

สนามแม่เหล็กไฟฟ้าถูกสร้างขึ้นรอบๆ ตัวนำไฟฟ้ากระแสสลับใดๆ แหล่งที่มาของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า ได้แก่ สายไฟฟ้า, มอเตอร์ไฟฟ้า, หม้อแปลงไฟฟ้า, การขนส่งไฟฟ้าในเมือง, การขนส่งทางรถไฟ, เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนและอิเล็กทรอนิกส์ - โทรทัศน์, คอมพิวเตอร์, ตู้เย็น, เตารีด, เครื่องดูดฝุ่น, โทรศัพท์ไร้สาย, โทรศัพท์มือถือ, เครื่องโกนหนวดไฟฟ้า - โดยย่อทุกอย่าง ที่เกี่ยวข้องกับการบริโภคหรือการส่งไฟฟ้า แหล่งกำเนิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ทรงพลัง ได้แก่ เครื่องส่งสัญญาณโทรทัศน์ เสาอากาศสำหรับสถานีโทรศัพท์เคลื่อนที่ สถานีเรดาร์ เตาไมโครเวฟ ฯลฯ และเนื่องจากมีอุปกรณ์ดังกล่าวอยู่ไม่กี่แห่งรอบตัวเรา สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจึงล้อมรอบเราทุกที่ ฟิลด์เหล่านี้ส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมและมนุษย์ นี่ไม่ได้หมายความว่าอิทธิพลนี้เป็นลบเสมอ สนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กมีอยู่รอบตัวมนุษย์เป็นเวลานาน แต่พลังของการแผ่รังสีเมื่อสองสามทศวรรษก่อนนั้นต่ำกว่าในปัจจุบันหลายร้อยเท่า

รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าอาจไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์ได้ในระดับหนึ่ง ดังนั้นในทางการแพทย์ด้วยความช่วยเหลือของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าความเข้มต่ำเนื้อเยื่อจะรักษาขจัดกระบวนการอักเสบและมีผลยาแก้ปวด อุปกรณ์ UHF บรรเทาอาการกระตุกของกล้ามเนื้อเรียบของลำไส้และกระเพาะอาหาร ปรับปรุงกระบวนการเผาผลาญในเซลล์ของร่างกาย ลดเสียงของเส้นเลือดฝอย และลดความดันโลหิต

แต่สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่รุนแรงทำให้เกิดการหยุดชะงักในการทำงานของระบบหัวใจและหลอดเลือด, ภูมิคุ้มกัน, ต่อมไร้ท่อและระบบประสาทของบุคคล, อาจทำให้เกิดอาการนอนไม่หลับ, ปวดหัว, ความเครียด อันตรายคือผลกระทบนั้นแทบจะมองไม่เห็นต่อมนุษย์ และการละเมิดก็ค่อยๆ

เราจะป้องกันตนเองจากรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่ล้อมรอบตัวเราได้อย่างไร? เป็นไปไม่ได้ที่จะทำเช่นนี้ทั้งหมด ดังนั้นคุณต้องพยายามลดผลกระทบให้เหลือน้อยที่สุด ก่อนอื่นคุณต้องจัดเครื่องใช้ในครัวเรือนให้ห่างจากที่ที่เราอยู่บ่อยที่สุด ตัวอย่างเช่น คุณไม่จำเป็นต้องนั่งใกล้ทีวีมากเกินไป ท้ายที่สุดยิ่งระยะห่างจากแหล่งกำเนิดของสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามากเท่าไหร่ก็ยิ่งอ่อนลงเท่านั้น บ่อยครั้งที่เราเสียบปลั๊กเครื่องทิ้งไว้ แต่สนามแม่เหล็กไฟฟ้าจะหายไปเมื่ออุปกรณ์ถูกตัดการเชื่อมต่อจากเครือข่ายไฟฟ้าเท่านั้น

สุขภาพของมนุษย์ได้รับผลกระทบจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าตามธรรมชาติเช่นกัน เช่น รังสีคอสมิก สนามแม่เหล็กของโลก

เรามักจะรับสัญญาณเกี่ยวกับเหตุการณ์ที่อยู่ห่างไกลด้วยความช่วยเหลือจากตัวกลาง ตัวอย่างเช่น การสื่อสารทางโทรศัพท์จะดำเนินการโดยใช้สายไฟฟ้า

(เสียงไม่สามารถแพร่กระจายในพื้นที่สุญญากาศได้) เนื่องจากการเกิดขึ้นของสัญญาณมักเป็นปรากฏการณ์ทางวัตถุ ดังนั้นการแพร่กระจายของสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับการถ่ายเทพลังงานจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งในอวกาศ สามารถเกิดขึ้นได้ในสภาพแวดล้อมของวัสดุเท่านั้น

สัญญาณที่สำคัญที่สุดที่สื่อกลางมีส่วนร่วมในการส่งสัญญาณคือความเร็วสุดท้ายของการแพร่กระจายสัญญาณจากแหล่งกำเนิดไปยังผู้สังเกตซึ่งขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของตัวกลาง ตัวอย่างเช่น เสียงเดินทางในอากาศด้วยความเร็วประมาณ 330 ม. / วินาที

หากในธรรมชาติมีปรากฏการณ์ที่ความเร็วของการแพร่กระจายของสัญญาณมีขนาดใหญ่อย่างไม่สิ้นสุด กล่าวคือ สัญญาณจะถูกส่งต่อทันทีจากร่างกายหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งที่ระยะห่างระหว่างกัน นั่นหมายความว่าร่างกายสามารถกระทำการต่อกันได้ที่ ระยะทางและไม่มีสสารระหว่างกัน การกระทำของร่างกายต่อกันในทางฟิสิกส์เรียกว่าการกระทำระยะไกล เมื่อร่างกายกระทำการซึ่งกันและกันด้วยความช่วยเหลือของสสารในระหว่างนั้น ปฏิสัมพันธ์ของพวกมันจะเรียกว่าระยะสั้น ดังนั้น ด้วยการกระทำระยะสั้น ร่างกายส่งผลกระทบโดยตรงต่อสภาพแวดล้อมทางวัตถุ และสภาพแวดล้อมนี้ส่งผลกระทบต่อร่างกายอื่นอยู่แล้ว

ต้องใช้เวลาพอสมควรในการถ่ายโอนผลกระทบของวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งผ่านสภาพแวดล้อมระดับกลาง เนื่องจากกระบวนการใดๆ ในสภาพแวดล้อมของวัสดุจะถูกถ่ายโอนจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่งด้วยความเร็วที่จำกัดและกำหนดไว้อย่างดี การพิสูจน์ทางคณิตศาสตร์ของทฤษฎีการกระทำระยะสั้นนั้นมอบให้โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษผู้โดดเด่น ดี. แม็กซ์เวลล์ (ค.ศ. 1831-1879) เนื่องจากสัญญาณที่แพร่กระจายทันทีไม่มีอยู่ในธรรมชาติ ในอนาคตเราจะยึดถือทฤษฎีการกระทำระยะสั้น

ในบางกรณี การแพร่กระจายของสัญญาณเกิดขึ้นโดยใช้สาร เช่น การแพร่กระจายของเสียงในอากาศ ในกรณีอื่นๆ สสารไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับการส่งสัญญาณ เช่น แสงจากดวงอาทิตย์มาถึงโลกผ่านช่องว่างสุญญากาศ ดังนั้น สสารจึงไม่ได้มีอยู่ในรูปของสสารเท่านั้น

ในกรณีเหล่านั้นเมื่อผลกระทบของร่างกายต่อกันและกันสามารถเกิดขึ้นได้ผ่านช่องว่างที่ไม่มีอากาศ สื่อวัสดุที่ส่งผลกระทบนี้เรียกว่าสนาม ดังนั้น สสารจึงมีอยู่ในรูปของสสารและอยู่ในรูปหรือไม่? ฟิลด์ ขึ้นอยู่กับชนิดของแรงที่กระทำระหว่างวัตถุต่างๆ สนามสามารถมีได้หลายประเภท สนามที่ส่งการกระทำของวัตถุหนึ่งไปยังอีกวัตถุหนึ่งตามกฎความโน้มถ่วงสากลเรียกว่าสนามโน้มถ่วง สนามที่ถ่ายโอนผลกระทบของประจุไฟฟ้าคงที่หนึ่งไปยังประจุคงที่อื่นตามกฎของคูลอมบ์เรียกว่าสนามไฟฟ้าสถิตหรือสนามไฟฟ้า

จากประสบการณ์พบว่าสัญญาณไฟฟ้าแพร่กระจายในพื้นที่สุญญากาศที่สูงมาก แต่ความเร็วสุดท้ายอยู่ที่ประมาณ 300,000 กม./วินาที (§ 27.7) มัน

พิสูจน์ให้เห็นว่าสนามไฟฟ้ามีความเป็นจริงทางกายภาพเหมือนกับสสาร การศึกษาคุณสมบัติของสนามทำให้สามารถถ่ายเทพลังงานจากระยะไกลโดยใช้สนามและนำไปใช้ตามความต้องการของมนุษย์ได้ ตัวอย่างคือการกระทำของการสื่อสารทางวิทยุ โทรทัศน์ เลเซอร์ ฯลฯ อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติหลายประการของสาขานี้ไม่ได้รับการศึกษาหรือยังไม่เป็นที่รู้จัก การศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพของสนามและปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามกับสสารเป็นหนึ่งในปัญหาทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญที่สุดของฟิสิกส์สมัยใหม่

ประจุไฟฟ้าใด ๆ จะสร้างสนามไฟฟ้าในอวกาศโดยจะมีปฏิสัมพันธ์กับประจุอื่น สนามไฟฟ้าทำหน้าที่เฉพาะประจุไฟฟ้าเท่านั้น ดังนั้นจึงมีทางเดียวเท่านั้นที่จะตรวจจับสนามดังกล่าวได้ นั่นคือ การนำประจุทดสอบเข้าไปในจุดที่น่าสนใจในอวกาศ หากมีสนาม ณ จุดนี้ แรงไฟฟ้าก็จะกระทำกับสนามนั้น

เมื่อมีการตรวจสอบพื้นที่ด้วยค่าใช้จ่ายทดสอบ จะถือว่าการมีอยู่ของสนามไม่บิดเบือนสนามที่ตรวจสอบ ซึ่งหมายความว่าขนาดของประจุทดสอบต้องน้อยมากเมื่อเทียบกับประจุที่สร้างสนาม เราตกลงที่จะใช้ประจุบวกเป็นประจุทดสอบ

จากกฎของคูลอมบ์พบว่าค่าสัมบูรณ์ของแรงปฏิสัมพันธ์ของประจุไฟฟ้าลดลงตามระยะห่างระหว่างกันที่เพิ่มขึ้น แต่ไม่เคยหายไปโดยสิ้นเชิง ซึ่งหมายความว่าตามทฤษฎีแล้วสนามประจุไฟฟ้าขยายไปถึงอนันต์ อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ เราเชื่อว่าสนามจะมีอยู่เฉพาะเมื่อมีแรงที่สังเกตได้กระทำต่อประจุทดสอบเท่านั้น

โปรดทราบว่าเมื่อประจุเคลื่อนที่ สนามของประจุจะเคลื่อนที่ตามไปด้วย เมื่อประจุถูกกำจัดออกไปมากจนแรงไฟฟ้าแทบไม่ทำการทดสอบกับประจุที่จุดใดๆ ในอวกาศอีกต่อไป เราบอกว่าสนามหายไปแล้ว แม้ว่าในความเป็นจริงแล้ว สนามได้เคลื่อนไปยังจุดอื่นๆ ในอวกาศแล้ว