Електрическо поле

Също така научете Дискусия за въпроси, свързани с електрическото поле, дан Примерни въпроси за електрическо поле

За да се улесни разбирането на електрическата сила, която може да действа на разстояние, е въведена концепцията за поле. Концепцията за електрическо поле е разработена от британския учен Майкъл Фарадей (1791–1867).

Определение

Да предположим, че стъклена пръчка първоначално е електрически неутрална. След като се разтърка с кърпа, стъклената пръчка се зарежда електрически. Когато стъклената пръчка е... електрически заряд, едновременно с това около стъклената пръчка се появява поле. Ако стъклената пръчка стане неутрална, полето изчезва от пространството. Така че съществуването на поле е неразделно от наличието на електрически заряд. Електрическото поле не е вид вещество като въздуха или вид вълна като електромагнитните вълни, а по-скоро нещо, генерирано от електрически заряд и влияещо на пространството около електрическия заряд, където влиянието му се усеща само от други електрически заряди.

За да се провери дали има поле в дадено пространство, се приема, че има такова тестово натоварване в това пространство. Тестовият заряд е заряд (Q), който е толкова малък, че създава много малко поле и следователно може да бъде пренебрегнат. Тестовият заряд обаче може да усети влиянието на полето, генерирано от други електрически заряди. Тестовият заряд присъства само за да се изследва дали съществува електрическо поле. Ако има такова, тестовият заряд определено ще изпита влияние под формата на електрическа сила обратно, ако не е там, тестовият заряд няма да бъде изпитан електрическа сила.

Вижте снимката отстрани.
На фигура 1, зарядът +q₁ и заряд +q₂ произвежда електрическо поле в околното пространство. Когато се постави тестов заряд +q_o в точка от пространството, тестовият заряд +q_o изпитва електрическа сила. F₁ е електрическата сила, упражнявана от заряда +q₁ при тестов заряд +q_o и Ф₂ е електрическата сила, упражнявана от заряда +q₂ при тестов заряд +q_oНа фигура 2, когато тестовият заряд бъде премахнат, полето остава и не изчезва от тази точка. E₁ е полето, създадено от електрически заряд +q₁ и Е₂ е полето, създадено от електрически заряд +q₂.

Сила на полето

Електрическото поле е векторна величина, която има както големина, така и посока. Силата на електрическото поле в дадена точка се определя като електрическата сила, упражнявана от електрически заряд върху положителен тестов заряд, поставен в тази точка, разделена на големината на тестовия заряд.
Информация :
E = сила на полето
F = електрическа сила
q = големина на тестовия заряд
Информация :
Q = електрически заряд
r = разстояние между електрическия заряд и тестовия заряд
(чете се: епсилон нула) = диелектрична проницаемост на празното пространство = 8,854 x 10^-12 C²/Нм²
k = Кулонова константа = 9 x 10⁹ Nm²/C²

Единицата за електрическа сила е Нютон, а единицата за електрически заряд е Кулон, така че единицата за поле е Нютон/Кулон, съкратено N/C.

Посока

 
Вижте снимката отстрани
На Фигура 1а, положителен електрически заряд (+Q) упражнява електрическа сила върху положителен тестов заряд (+q), където посоката на електрическата сила (F) е в противоположна посока от заряда +Q.
На Фигура 1б, когато тестовият заряд се премахне, в тази точка има поле (E), чиято посока е противоположна на електрическия заряд Q.
На Фигура 2а, отрицателен електрически заряд (-Q) упражнява електрическа сила върху положителен тестов заряд (+q), където посоката на електрическата сила (F) се приближава към заряда -Q.
На Фигура 2б, когато тестовият заряд се премахне, в тази точка има поле (E), чиято посока е близка до електрическия заряд -Q.
Въз основа на изображението и обяснението по-горе може да се заключи, че посоката на полето е далеч от положителния електрически заряд и към отрицателния електрически заряд.

Пример за проблеми

1. Точка А се намира в електрическо поле. Силата на електрическото поле в точка А е 0,4 N/C. Ако в точка А се постави обект със заряд 0,2 C, върху него ще се прояви кулонова сила на...
A. 0,2 N
Б. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
Източна 0,8 северна ширина
Дискусия:
Известно е :
E = 0,4 Н/К
q = 0,2°C
Попитан :
Електрическа сила?
Джаваб :
F = q E = (0,2°C)(4°N/C) = 0,8°N
Верният отговор е Е.

2. Заредена точка q е в точка А в електрическото поле, генерирано от заряда (+), така че той изпитва сила от 0,1 N в посока към заряда q. Ако силата на полето в точка А е 0,02 N/C, тогава големината и видът на заряда q са...
A. 5,0°C, положителен
B. 5,0°C, отрицателен
C. 4,0 C, положителен
D. 2,5°C, отрицателен
E. 2,5°C, положителен
Дискусия:
Известно е :
F = 0,1 N
E = 0,02 Н/К
Попитан :
Каква е големината и посоката на заряда q?
Джаваб :
Големината на заряда q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Вид на заряда q:
Посоката на кулоновата сила е към заряда q, така че зарядът q трябва да има положителна стойност.