Электрычнае поле

Таксама даведайцеся Абмеркаванне пытанняў электрычнага поля Дэн Прыклады пытанняў па электрычным полі

Каб палегчыць разуменне электрычнай сілы, якая можа дзейнічаць на адлегласці, было ўведзена паняцце поля. Паняцце электрычнага поля было распрацавана брытанскім навукоўцам Майклам Фарадэем (1791–1867).

Разуменне

Дапусцім, што шкляная палачка спачатку электрычна нейтральная. Пасля таго, як яе пацерці тканінай, шкляная палачка становіцца электрычна зараджанай. Калі шкляная палачка... электрычны зарад, адначасова вакол шкляной палачкі ўзнікае поле. Калі шкляная палачка становіцца нейтральнай, поле знікае з прасторы. Такім чынам, існаванне поля неаддзельнае ад наяўнасці электрычнага зарада. Электрычнае поле — гэта не тып рэчыва, як паветра, або тып хвалі, як электрамагнітныя хвалі, а хутчэй нешта, што генеруецца электрычным зарадам і ўплывае на прастору вакол электрычнага зарада, дзе яго ўплыў адчуваюць толькі іншыя электрычныя зарады.

Каб праверыць, ці ёсць поле ў прасторы, мяркуецца, што яно існуе тэставая нагрузка у гэтай прасторы. Тэставы зарад — гэта зарад (Q), які настолькі малы, што стварае вельмі малое поле і таму ім можна занядбаць. Аднак тэставы зарад можа адчуваць уплыў поля, якое ствараецца іншымі электрычнымі зарадамі. Тэставы зарад прысутнічае толькі для таго, каб высветліць, ці існуе электрычнае поле. Калі яно ёсць, тэставы зарад абавязкова адчуе ўплыў у выглядзе электрычная сіла і наадварот, калі яго няма, тэставы зарад не будзе адчувацца электрычная сіла.

Паглядзіце на малюнак збоку.
На малюнку 1 зарад +q₁ і зарад +q₂ стварае электрычнае поле ў навакольнай прасторы. Калі змясціць пробны зарад +q_o у кропцы прасторы, пробны зарад +q_o адчувае электрычную сілу. F₁ — электрычная сіла, якую дзейнічае зарад +q₁ пры выпрабавальным зарадзе +q_o і Ф₂ — электрычная сіла, якую дзейнічае зарад +q₂ пры выпрабавальным зарадзе +q_oНа малюнку 2, калі тэставы зарад выдаляецца, поле застаецца і не знікае з гэтага пункта. E₁ — гэта поле, створанае электрычным зарадам +q₁ і Е₂ — гэта поле, створанае электрычным зарадам +q₂.

Напружанасць поля

Электрычнае поле — гэта вектарная велічыня, якая мае як велічыню, так і кірунак. Напружанасць электрычнага поля ў кропцы вызначаецца як электрычная сіла, якая дзейнічае электрычным зарадам на дадатны пробны зарад, размешчаны ў гэтай кропцы, падзеленая на велічыню пробнага зарада.
інфармацыя:
E = напружанасць поля
F = электрычная сіла
q = велічыня тэставага зарада
інфармацыя:
Q = электрычны зарад
r = адлегласць паміж электрычным зарадам і тэставым зарадам
(чытайце: эпсілан нуль) = дыэлектрычная пранікальнасць пустой прасторы = 8,854 x 10^12- C²/Нм²
k = пастаянная Кулона = 9 x 10⁹ Nm²/C²

Адзінка вымярэння электрычнай сілы — Ньютан, а адзінка электрычнага зарада — Кулон, таму адзінка вымярэння поля — Ньютан/Кулон, скарочана Н/Кл.

Арах

 
Паглядзіце на малюнак збоку
Пада Малюнак 1аДадатны электрычны зарад (+Q) дзейнічае на дадатны тэставы зарад (+q) электрычнай сілай, прычым кірунак электрычнай сілы (F) накіраваны ад зарада +Q.
Пада Малюнак 1b, калі тэставы зарад выдаляецца, у гэтым пункце ўзнікае поле (E), кірунак якога не накіраваны ад электрычнага зарада Q.
Пада Малюнак 2а, адмоўны электрычны зарад (-Q) дзейнічае электрычнай сілай на дадатны тэставы зарад (+q), прычым кірунак электрычнай сілы (F) набліжаецца да зарада -Q.
Пада Малюнак 2b, калі тэставы зарад выдаляецца, у гэтым пункце ўзнікае поле (E), кірунак якога блізкі да электрычнага зарада -Q.
Зыходзячы з малюнка і тлумачэння вышэй, можна зрабіць выснову, што кірунак поля накіраваны ад дадатнага электрычнага зарада да адмоўнага электрычнага зарада.

Прыклад задачы

1. Пункт А знаходзіцца ў электрычным полі. Напружанасць электрычнага поля ў пункце А складае 0,4 Н/Кл. Калі ў пункце А размясціць аб'ект з зарадам 0,2 Кл, то на яго будзе ўздзейнічаць сіла Кулона...
А. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
Усходняя 0,8 паўночнай шыраты
Абмеркаванне:
Гэта вядома :
E = 0,4 Н/З
q = 0,2 Кл
Спыталі :
Электрычная сіла?
Джаваб :
F = q E = (0,2 Кл)(4 Н/К) = 0,8 Н
Правільны адказ — Э.

2. Зараджаная кропка q знаходзіцца ў пункце А ў электрычным полі, створаным зарадам (+), так што на яго дзейнічае сіла 0,1 Н у напрамку да зарада q. Калі напружанасць поля ў пункце А роўная 0,02 Н/Кл, то велічыня і тып зарада q...
А. 5,0°C, станоўчы
B. 5,0°C, адмоўны
C. 4,0 C, станоўчы
D. 2,5°C, адмоўны
E. 2,5°C, станоўчы
Абмеркаванне:
Гэта вядома :
F = 0,1 Н
E = 0,02 Н/З
Спыталі :
Якія велічыня і кірунак зарада q?
Джаваб :
Велічыня зарада q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Тып зарада q:
Кулонаўская сіла накіравана ў бок зарада q, таму зарад q павінен мець дадатнае значэнне.