Članak o električnom polju
Što se tiče električnog naboja, naučeno je da se ista naboja odbijaju, dok se različita naboja privlače. Ako se pozitivno nabijeni objekt približi negativno nabijenom objektu, dva objekta se privlače tako da se kreću jedan prema drugom. Obrnuto, ako se pozitivno nabijeni objekt približi pozitivno nabijenom objektu, tada se dva objekta odbijaju tako da se udaljavaju jedan od drugog. Kao što je proučavano na temu Coulombovog zakona, električno nabijeni objekti mogu ubrzati druge električno nabijene objekte jer postoji električna sila koja djeluje između tih električno nabijenih objekata. Električna sila koju električno nabijeni objekt vrši na druge električno nabijene objekte je jedan primjer sile koja može djelovati bez kontakta. Drugi primjer sile koja može djelovati na rastojanje je sila gravitacijeGravitacijska sila se vrši od strane objekta iste mase na druge objekte iste mase.
Sila trenjaSila potiska, sila potiska, normalna sila su primjeri sila koje je lako razumjeti jer ove sile djeluju kada dođe do kontakta. Naprotiv, električna sila je primjer sile koju je teško razumjeti jer ova sila može djelovati s određene udaljenosti bez dodira. Da bi se razumjela električna sila koja može djelovati s određene udaljenosti, pojavljuje se koncept električnog polja. Koncept električnog polja razvio je britanski naučnik Michael Faraday (1791-1867).
Definicija električnog polja (E)
Pretpostavimo da je staklo u početku bilo električno neutralno. Nakon što se protrlja krpom, stakleni štapić postaje električno nabijen. Kada se stakleni štapić nabije, istovremeno se oko stakla pojavljuje električno polje. Ako staklo postane neutralno, istovremeno električno polje nestaje. Dakle, postojanje električnog naboja (E) ne može se odvojiti od prisustva električnog naboja. E nije vrsta supstance poput zraka niti vrsta vala, poput elektromagnetskih valova. E je nešto što je uzrokovano električnim nabojem i utiče na prostor oko električnog naboja, gdje drugi električni naboji osjećaju samo utjecaj E.
Da bi se testiralo da li postoji E u prostoriji, pretpostavlja se da se u tom prostoru nalazi probni naboj. Probni naboj je minimalni naboj. (P) tako da naboj proizvodi električno polje koje je malo, pa se može zanemariti. Međutim, probni naboj može osjetiti utjecaj električnog polja generiranog drugim električnim nabojima. Probni naboj se prezentira samo da bi se istražilo postoji li E. Ako postoji E u prostoru,
Probni naboj mora osjetiti električnu silu, dok ako nema E, probni naboj ne osjeća električnu silu.
Pogledajte figuru sa strane.
Na slici 1, naboj +q1 i naboj +q2 proizvesti E u okolnom prostoru. Kada je probni naboj +qo se postavlja u tačku u prostoru, probni naboj +qo osjeća električnu silu. F1 je električna sila koju vrši naboj +q1 na probnom naboju +qo, i F2 je električna sila koju vrši naboj +q2 na probnom naboju +qoNa slici 2, kada se ukloni probno naelektrisanje, E ostaje i ne nestaje od te tačke. E1 je električno polje koje proizvodi električni naboj +q1i E2 je E proizvedeno električnim nabojem +q2.
Veličina električnog polja
E je vektorska veličina, gdje električno polje ima magnitudu i smjer. Magnituda E se obično naziva jačina E. Jačina E u nekoj tački se definiše kao sila elektriciteta koju električni naboj djeluje na pozitivni probni naboj postavljen u toj tački, podijeljena s veličinom probnog naboja.
E = jačina električnog polja
F = električna sila
q = probno naelektrisanje
Jedinica za električnu silu je Newton, a jedinica za električni naboj je Coulomb, tako da je jedinica za E Newton / Coulomb, skraćeno N/C.
Smjer električnog polja
Na slici 1a, pozitivno električno naelektrisanje (+Q) djeluje električnom silom na pozitivno probno naelektrisanje (+q), gdje je smjer električne sile (F) od naelektrisanja +Q.
Na slici 1b, kada se ukloni testni naboj, u ovoj tački postoji električno polje (E) čiji je smjer suprotan od električnog naboja Q.
Na slici 2a, negativni električni naboj (-Q) djeluje električnom silom u pozitivnom probnom naboju (+q), gdje se smjer električne sile (F) približava naboju -Q.
Na slici 2b, kada se ukloni probni naboj, u ovoj tački postoji električno polje (E) čiji je smjer blizak električnom naboju -Q.
Na osnovu gornje slike i objašnjenja, može se zaključiti da je smjer električnog polja od pozitivnog električnog naboja, a približava se negativnom električnom naboju.
Vodovi električnog polja
E je generisan od strane električni naboj i utiče na prostor oko električnog naboja, gdje utjecaj E osjećaju samo druga električna naboja. Kada se drugi električni naboj nalazi u E generiranom električnim nabojem, drugi električni naboj osjeća utjecaj električne sile.
Razumijevanje električnog polja iznad, kako je opisano u članku o naboju E, može se ostvariti umom, ali se može samo zamisliti u umu. Da bi se vizualizirao naboj E, predstavljene su linije električnog polja. Linije električnog polja su skup linija nacrtanih oko električnog naboja kako bi se ukazalo na postojanje električnog polja. Budući da cilj pokazuje prisustvo naboja E, postoji veza između ovih linija sa nabojem E. Drugim riječima, veličina i smjer naboja E mogu se objasniti crtanjem linija električnog polja.
Slijedeća je veza između smjera i jačine električnog polja s linijama električnog polja:
Prvo, smjer E se udaljava od pozitivnog naboja i približava se negativnom naboju. Dakle, smjer linija električnog polja je također udaljen od pozitivnog naboja i približava se negativnom naboju.
Ako je pozitivno naelektrisanje pored negativnog naelektrisanja, linije električnog polja se povlače od pozitivnog naelektrisanja ka negativnom naelektrisanju. Obrnuto, ako je pozitivno naelektrisanje pored pozitivnog naelektrisanja, linije električnog polja se povlače od svakog pozitivnog naelektrisanja i udaljavaju se jedna od druge.
Drugo, jačina električnog polja predstavljena je rastojanjem između linija električnog polja. Što je rastojanje između linija električnog polja manje, to je jačina električnog polja veća, a što je rastojanje između linija električnog polja veće, to je jačina električnog polja manja.
Zašto je, što je manja udaljenost između linija, to je veća jačina električnog polja? Da bismo ovo razumjeli, pogledajmo sljedeće objašnjenje. Pretpostavimo da se pozitivno naelektrisanje nalazi u centru sfere i da se linije električnog polja protežu u različitim smjerovima kroz površinu sfere. Ako je broj linija električnog polja N, a površina sfere 4πr2, tada je broj linija po jedinici površine ili gustoća linija N / 4πr2Na osnovu ove formule, za isti N, ako r postane manji, udaljenost između linija se smanjuje, a ako r postane značajniji, udaljenost između linija se povećava.
Formula za jačinu električnog polja E = kq / r2 također pokazuje da je jačina električnog polja obrnuto proporcionalna kvadratu udaljenosti. Ako je r manje, tada jačina električnog polja postaje izraženija, a ako r postane izraženije, tada se jačina električnog polja smanjuje.
Na osnovu gore navedenog, može se zaključiti da ako se r smanjuje (približavamo se naelektrisanju), jačina električnog polja se povećava, a udaljenost između linija se također povećava. Suprotno tome, ako r postaje izraženiji (što smo dalje od naelektrisanja), jačina električnog polja se smanjuje, a udaljenost između linija se također povećava.
Treće, broj E linija je proporcionalan jačini električnog polja. Što je više linija električnog polja, to je jačina električnog polja veća. Što je manje linija električnog polja, to je jačina električnog polja manja.
