Elektrik sahəsi haqqında məqalə
Elektrik yükü mövzusunda oxşar yüklərin bir-birini itələdiyi, fərqli yüklərin isə bir-birini cəzb etdiyi öyrənildi. Müsbət yüklü cisim mənfi yüklü cismə yaxınlaşdırılarsa, iki cisim bir-birinə doğru hərəkət edəcək şəkildə bir-birinə çəkilir. Əksinə, müsbət yüklü cisim müsbət yüklü cismə yaxınlaşdırılarsa, iki cisim bir-birini itələyəcək şəkildə bir-birindən uzaqlaşır. Kulon qanunu mövzusunda öyrənildiyi kimi, elektrik yüklü cisimlər digər elektrik yüklü cisimləri sürətləndirə bilər, çünki bu elektrik yüklü cisimlər arasında təsir edən elektrik qüvvəsi var. Elektrik yüklü cismin digər elektrik yüklü cisimlərə təsir edən elektrik qüvvəsi təmas olmadan təsir edə bilən qüvvəyə bir nümunədir. Məsafədə təsir edə bilən qüvvəyə başqa bir nümunə cazibə qüvvəsidir . Cazibə qüvvəsi kütləli cisim tərəfindən digər kütləli cisimlərə təsir edir.
Sürtünmə qüvvəsi , itələmə qüvvəsi, normal qüvvə asanlıqla başa düşülən qüvvələrə nümunədir, çünki bu qüvvələr təmas baş verdikdə işləyir. Əksinə, elektrik qüvvəsi çətin başa düşülən qüvvəyə nümunədir, çünki bu qüvvə müəyyən məsafədən toxunmadan işləyə bilər. Müəyyən məsafədən təsir göstərə bilən elektrik qüvvəsini anlamaq üçün elektrik sahəsi anlayışı ortaya çıxır. Elektrik sahəsi anlayışı Britaniya alimi Maykl Faradey (1791-1867) tərəfindən hazırlanmışdır.
Elektrik sahəsinin tərifi (E)
Tutaq ki, bir şüşə əvvəlcə elektrik cəhətdən neytral idi. Bir parça ilə sürtüldükdən sonra şüşə çubuq elektrik yüklü olur. Şüşə çubuq elektrik yüklü olduqda, eyni zamanda şüşənin ətrafında elektrik sahəsi yaranır. Şüşə neytral olarsa, eyni zamanda elektrik sahəsi yox olur. Beləliklə, E-nin mövcudluğu elektrik yükünün mövcudluğundan ayrıla bilməz. E hava kimi bir maddə növü və elektromaqnit dalğaları kimi bir dalğa növü deyil. E elektrik yükünün yaratdığı bir şeydir və digər elektrik yüklərinin yalnız E-nin təsirini hiss etdiyi elektrik yükü ətrafındakı məkana təsir göstərir.
Otaqda E olub olmadığını yoxlamaq üçün həmin məkanda sınaq yükünün olduğu fərz edilir. Sınaq yükü minimal yükdür (Q), ona görə də yük kiçik bir elektrik sahəsi yaradır, ona görə də onu nəzərə almamaq olar. Lakin, sınaq yükü digər elektrik yüklərinin yaratdığı elektrik sahəsinin təsirini hiss edə bilər. Sınaq yükü yalnız E olub olmadığını araşdırmaq üçün təqdim olunur. Məkanda E varsa,
sınaq yükü elektrik qüvvəsini yaşamalıdır, əgər E yoxdursa, sınaq yükü elektrik qüvvəsini yaşamır.
Yan tərəfdəki fiqura baxın.
Şəkil 1-də, + q1 yükü və + q2 yükü ətraf məkanda bir E yaradır. Sınaq yükü +qo fəzadakı bir nöqtəyə yerləşdirildikdə, sınaq yükü + qo elektrik qüvvəsini yaşayır. F1 , + q1 yükünün sınaq yükü +qo üzərinə təsir etdiyi elektrik qüvvəsidir və F2, + q2 yükünün sınaq yükü +qo üzərinə təsir etdiyi elektrik qüvvəsidir . Şəkil 2-də, sınaq yükü çıxarıldıqda, E qalır və həmin nöqtədən yox olmur. E1, + q1 elektrik yükü tərəfindən yaradılan elektrik sahəsidir və E2, + q2 elektrik yükü tərəfindən yaradılan E-dir.
Elektrik sahəsinin böyüklüyü
E, elektrik sahəsinin böyüklüyü və istiqaməti olduğu bir vektor kəmiyyətidir. E-nin böyüklüyü adətən E gücü adlanır. E-nin bir nöqtədəki gücü, həmin nöqtədə yerləşdirilmiş müsbət sınaq yükünə elektrik yükünün təsir etdiyi elektrik qüvvəsinin sınaq yükünün böyüklüyünə bölünməsi kimi müəyyən edilir.
E = elektrik sahəsinin gücü
F = elektrik qüvvəsi
q = sınaq yükü
Elektrik qüvvəsinin vahidi Nyuton, elektrik yükünün vahidi isə Kulondur, beləliklə, E-nin vahidi N/C kimi qısaldılmış Nyuton/Kulondur.
Elektrik sahəsinin istiqaməti
Şəkil 1a-da, müsbət elektrik yükü (+Q) müsbət sınaq yükünə (+q) elektrik qüvvəsi tətbiq edir, burada elektrik qüvvəsinin istiqaməti (F) +Q yükündən uzaqdır.
Şəkil 1b-də, sınaq yükü çıxarıldıqda, bu nöqtədə istiqaməti Q elektrik yükündən uzaq olan bir elektrik sahəsi (E) mövcuddur.
Şəkil 2a-da mənfi elektrik yükü (-Q) müsbət sınaq yükündə (+q) elektrik qüvvəsini tətbiq edir, burada elektrik qüvvəsinin istiqaməti (F) -Q yükünə yaxınlaşır.
Şəkil 2b-də, sınaq yükü çıxarıldıqda, bu nöqtədə istiqaməti Q elektrik yükünə yaxın olan bir elektrik sahəsi (E) yaranır.
Yuxarıdakı şəkil və izahata əsasən, elektrik sahəsinin istiqamətinin müsbət elektrik yükündən uzaqlaşdığı və mənfi elektrik yükünə yaxınlaşdığı qənaətinə gəlmək olar.
Elektrik sahələri
E elektrik yükü ilə əmələ gəlir və elektrik yükü ətrafındakı fəzaya təsir göstərir, burada E-nin təsiri yalnız digər elektrik yükləri tərəfindən hiss olunur. Elektrik yükü ilə yaradılan E-də başqa bir elektrik yükü olduqda, başqa bir elektrik yükü elektrik qüvvəsinin təsirini hiss edir.
Yuxarıdakı, E haqqında məqalədə təsvir edildiyi kimi, elektrik sahəsini anlamaq ağılla həyata keçirilə bilər, lakin yalnız ağılda təsəvvür edilə bilər. E-ni təsəvvür etmək üçün elektrik sahəsi xətləri təqdim olunur. Elektrik sahəsi xətləri, elektrik sahəsinin mövcudluğunu göstərmək üçün elektrik yükünün ətrafında çəkilmiş xətlər toplusudur. E-nin mövcudluğunu göstərməyi hədəflədiyi üçün bu xətlər arasında E ilə əlaqə mövcuddur. Başqa sözlə, E-nin böyüklüyü və istiqaməti elektrik sahəsi xətləri çəkməklə izah edilə bilər.
Elektrik sahəsinin istiqaməti və gücü ilə elektrik sahəsi xətləri arasındakı əlaqə aşağıdakı kimidir:
Birincisi, E-nin istiqaməti müsbət yükdən uzaqlaşır və mənfi yükə yaxınlaşır. Beləliklə, elektrik sahə xətlərinin istiqaməti də müsbət yükdən uzaqlaşır və mənfi yükə yaxınlaşır.
Əgər müsbət yük mənfi yükün yanındadırsa, elektrik sahə xətləri müsbət yükdən mənfi yükə doğru çəkilir. Əksinə, müsbət yük müsbət yükün yanındadırsa, elektrik sahə xətləri hər bir müsbət yükdən kənara çəkilir və bir-birindən uzaqlaşır.
İkincisi, elektrik sahəsinin gücü elektrik sahəsi xətləri arasındakı məsafə ilə təmsil olunur. Elektrik sahəsi xətləri arasındakı məsafə nə qədər yaxın olarsa, elektrik sahəsinin gücü bir o qədər yüksək, elektrik sahəsi xətləri arasındakı məsafə nə qədər uzaq olarsa, elektrik sahəsinin gücü bir o qədər az olar.
Niyə xətlər arasındakı məsafə nə qədər yaxın olarsa, elektrik sahəsinin gücü də bir o qədər yüksəkdir? Bunu anlamaq üçün aşağıdakı izahata baxın. Tutaq ki, kürənin mərkəzində müsbət yük var və elektrik sahəsi xətləri kürənin səthi boyunca müxtəlif istiqamətlərdə yayılıb. Əgər elektrik sahəsi xətlərinin sayı N və kürənin səth sahəsi 4πr2 olarsa , onda vahid sahəyə və ya xətt sıxlığına düşən xətlərin sayı N / 4πr2-dir . Bu düstura əsasən, eyni N üçün, əgər r kiçilərsə, xətlər arasındakı məsafə yaxınlaşır və r daha əhəmiyyətli olarsa, xətlər arasındakı məsafə daha da uzaqlaşır.
Elektrik sahəsinin gərginlik düsturu E = kq / r 2 də göstərir ki, elektrik sahəsinin gərginliyi məsafənin kvadratı ilə tərs mütənasibdir. Əgər r daha kiçikdirsə, elektrik sahəsinin gərginliyi daha çox nəzərə çarpır və r daha çox nəzərə çarpırsa, elektrik sahəsinin gərginliyi daha da azalır.
Yuxarıdakı icmala əsasən belə bir nəticəyə gəlmək olar ki, əgər r kiçilirsə (yükə yaxınlaşırsa), elektrik sahəsinin gücü artır və xətlər arasındakı məsafə də yaxınlaşır. Əksinə, əgər r daha qabarıq olursa (yükdən uzaqlaşdıqca), elektrik sahəsinin gücü azalır və xətlər arasındakı məsafə də uzaqlaşır.
Üçüncüsü, E xətlərinin sayı elektrik sahəsinin gücü ilə mütənasibdir. Elektrik sahəsi xətləri nə qədər çox olarsa, elektrik sahəsinin gücü də bir o qədər yüksək olar. Elektrik sahəsi xətləri nə qədər az olarsa, elektrik sahəsinin gücü də bir o qədər az olar.
