Električno polje

Također proučite diskusiju o pitanjima električnog polja i primjere pitanja o električnom polju.

Radi lakšeg razumijevanja električne sile koja može djelovati na daljinu, uveden je koncept polja. Koncept električnog polja razvio je britanski naučnik Michael Faraday (1791–1867).

Pengertian

Pretpostavimo da je stakleni štapić u početku električno neutralan. Nakon što se protrlja krpom, stakleni štapić postaje električno nabijen. Kada stakleni štapić ima električni naboj , istovremeno se oko njega pojavljuje polje. Ako stakleni štapić postane neutralan, polje istovremeno nestaje iz prostora. Dakle, postojanje polja je neodvojivo od prisustva električnog naboja. Električno polje nije vrsta supstance poput zraka niti vrsta vala poput elektromagnetskih valova, već je nešto što generira električni naboj i utječe na prostor oko električnog naboja, gdje njegov utjecaj osjećaju samo druga električna naboja.

Da bi se testiralo da li polje postoji u nekom prostoru, pretpostavlja se da u tom prostoru postoji probni naboj . Probni naboj je naboj (Q) koji je toliko mali da proizvodi vrlo malo polje i stoga se može zanemariti. Međutim, probni naboj može osjetiti utjecaj polja koje generiraju drugi električni naboji. Probni naboj je prisutan samo da bi se istražilo da li postoji električno polje. Ako postoji, probni naboj će iskusiti utjecaj u obliku električne sile. Obrnuto, ako ga nema, probni naboj neće iskusiti električnu silu.

Pogledajte sliku sa strane.
Na slici 1, naboj +q₁ i naboj +q₂ proizvodi električno polje u okolnom prostoru. Kada se postavi probni naboj +q_o u nekoj tački u prostoru, probni naboj +q_o osjeća električnu silu. F₁ je električna sila koju vrši naboj +q₁ pri probnom naboju +q_o i F₂ je električna sila koju vrši naboj +q₂ pri probnom naboju +q_oNa slici 2, kada se ukloni probno naelektrisanje, polje ostaje i ne nestaje od te tačke. E₁ je polje koje proizvodi električni naboj +q₁ i E₂ je polje koje proizvodi električni naboj +q₂.

Jačina polja

Električno polje je vektorska veličina koja ima i magnitudu i smjer. Jačina električnog polja u nekoj tački definirana je kao električna sila koju električni naboj djeluje na pozitivni probni naboj postavljen u toj tački, podijeljena s magnitudom probnog naboja.
Informacije:
E = jačina polja
F = električna sila
q = veličina probnog naboja
Informacije:
Q = električni naboj
r = udaljenost između električnog naboja i testnog naboja
(čitaj: epsilon nula) = permitivnost praznog prostora = 8,854 x 10^-12 C²/Nm²
k = Coulombova konstanta = 9 x 10⁹ Nm²/C²

Jedinica za električnu silu je Newton, a jedinica za električni naboj je Coulomb, tako da je jedinica za polje Newton/Culomb, skraćeno N/C.

Arah

 
Pogledajte sliku sa strane
Uključeno Slika 1a, pozitivno električno naboje (+Q) djeluju električnom silom na pozitivno probno naboje (+q), gdje je smjer električne sile (F) usmjeren od +Q naboja.
Uključeno Slika 1b, kada se probno naelektrisanje ukloni, u toj tački postoji polje (E) čiji je smjer suprotan od električnog naelektrisanja Q.
Uključeno Slika 2a, negativni električni naboj (-Q) djeluje električnom silom na pozitivni probni naboj (+q), gdje se smjer električne sile (F) približava naboju -Q.
Uključeno Slika 2b, kada se probno naelektrisanje ukloni, u toj tački postoji polje (E) čiji je smjer blizak električnom naelektrisanju -Q.
Na osnovu gornje slike i objašnjenja, može se zaključiti da je smjer polja od pozitivnog električnog naboja prema negativnom električnom naboju.

Primjer problema

1. Tačka A se nalazi u električnom polju. Jačina električnog polja u tački A je 0,4 N/C. Ako se objekat sa naelektrisanjem od 0,2 C postavi u tačku A, na njega će djelovati Kulonova sila...
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
I. 0,8 S
Diskusija:
Poznato je :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 °C
Pitao :
Električna sila?
Jawab :
F = q E = (0,2 °C)(4 N/C) = 0,8 N
Tačan odgovor je E.

2. Naelektrisana tačka q se nalazi u tački A u električnom polju generisanom nabojem (+) tako da na njega djeluje sila od 0,1 N u smjeru prema naboju q. Ako je jačina polja u tački A 0,02 N/C, tada su veličina i vrsta naboja q...
A. 5,0°C, pozitivno
B. 5,0 C, negativno
C. 4,0 C, pozitivno
D. 2,5°C, negativno
E. 2,5°C, pozitivno
Diskusija:
Poznato je :
F = 0,1N
E = 0,02 N/C
Pitao :
Kolika je veličina i smjer naelektrisanja q?
Jawab :
Veličina naboja q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Vrsta naboja q:
Smjer Coulombove sile je prema naboju q, tako da naboj q mora imati pozitivnu vrijednost.