Estudia també la discussió sobre qüestions de camp elèctric i exemples de qüestions de camp elèctric.
Per facilitar la comprensió de la força elèctrica que pot actuar a distància, es va introduir el concepte de camp. El concepte de camp elèctric va ser desenvolupat pel científic britànic Michael Faraday (1791–1867).
Pengertià
Suposem que una vareta de vidre és inicialment elèctricament neutra. Després de fregar-la amb un drap, la vareta de vidre es carrega elèctricament. Quan la vareta de vidre té una càrrega elèctrica , apareix simultàniament un camp al seu voltant. Si la vareta de vidre esdevé neutra, el camp desapareix simultàniament de l'espai. Per tant, l'existència d'un camp és inseparable de la presència d'una càrrega elèctrica. Un camp elèctric no és un tipus de substància com l'aire ni un tipus d'ona com les ones electromagnètiques, sinó que és quelcom que es genera per una càrrega elèctrica i afecta l'espai al voltant de la càrrega elèctrica, on la seva influència només es fa sentir per altres càrregues elèctriques.
Per comprovar si existeix un camp en un espai, se suposa que hi ha una càrrega de prova en aquest espai. La càrrega de prova és una càrrega (Q) tan petita que produeix un camp molt petit i, per tant, es pot ignorar. Tanmateix, la càrrega de prova pot sentir la influència del camp generat per altres càrregues elèctriques. La càrrega de prova només és present per investigar si existeix un camp elèctric. Si n'hi ha, la càrrega de prova experimentarà una influència en forma de força elèctrica. Per contra, si no n'hi ha, la càrrega de prova no experimentarà cap força elèctrica.
Mireu la imatge del costat.
A la figura 1, la càrrega +q1 i càrrega +q2 produeix un camp elèctric a l'espai circumdant. Quan es col·loca una càrrega de prova +qo en un punt de l'espai, la càrrega de prova +qo experimentant força elèctrica. F1 és la força elèctrica exercida per la càrrega +q1 a la càrrega de prova +qo i F.2 és la força elèctrica exercida per la càrrega +q2 a la càrrega de prova +qoA la figura 2, quan es retira la càrrega de prova, el camp roman i no desapareix des d'aquell punt. E1 és el camp produït per una càrrega elèctrica +q1 i E.2 és el camp produït per una càrrega elèctrica +q2.
Força de camp
Un camp elèctric és una quantitat vectorial, que té tant magnitud com direcció. La intensitat del camp elèctric en un punt es defineix com la força elèctrica exercida per una càrrega elèctrica sobre una càrrega de prova positiva col·locada en aquest punt, dividida per la magnitud de la càrrega de prova.
Informació:
E = intensitat de camp
F = força elèctrica
q = magnitud de la càrrega de prova
Informació:
Q = càrrega elèctrica
r = distància entre la càrrega elèctrica i la càrrega de prova
(llegiu: epsilon zero) = permitivitat de l'espai buit = 8,854 x 10-12 C2/Nm2
k = Constant de Coulomb = 9 x 109 Nm2/C2
La unitat de força elèctrica és el Newton i la unitat de càrrega elèctrica és el Coulomb, per tant, la unitat de camp és el Newton/Coulomb, abreujat N/C.
Ara
Mireu la imatge del costat
pada Figura 1a, una càrrega elèctrica positiva (+Q) exerceix una força elèctrica sobre una càrrega de prova positiva (+q), on la direcció de la força elèctrica (F) s'oposa a la càrrega +Q.
pada Figura 1b, quan es retira la càrrega de prova, en aquest punt hi ha un camp (E) la direcció del qual s'oposa a la càrrega elèctrica Q.
pada Figura 2a, una càrrega elèctrica negativa (-Q) exerceix una força elèctrica sobre una càrrega de prova positiva (+q), on la direcció de la força elèctrica (F) s'aproxima a la càrrega -Q.
pada Figura 2b, quan es retira la càrrega de prova, en aquest punt hi ha un camp (E) la direcció del qual és propera a la càrrega elèctrica -Q.
A partir de la imatge i l'explicació anteriors, es pot concloure que la direcció del camp s'allunya de la càrrega elèctrica positiva i s'acosta a la càrrega elèctrica negativa.
Exemple de problemes
1. El punt A es troba en un camp elèctric. La intensitat del camp elèctric al punt A és de 0,4 N/C. Si un objecte amb una càrrega de 0,2 C es col·loca al punt A, una força de Coulomb de...
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
E. 0,8 N
Discussió:
És conegut :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 °C
Preguntat :
Força elèctrica?
Jawab :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
La resposta correcta és E.
2. Un punt carregat q es troba al punt A del camp elèctric generat per la càrrega (+) de manera que experimenta una força de 0,1 N en la direcció cap a la càrrega q. Si la intensitat del camp al punt A és de 0,02 N/C, aleshores la magnitud i el tipus de càrrega q són...
A. 5,0 C, positiu
B. 5,0 C, negatiu
C. 4,0 C, positiu
D. 2,5 C, negatiu
E. 2,5 C, positiu
Discussió:
És conegut :
F = 0,1N
E = 0,02 N/C
Preguntat :
Quina és la magnitud i la direcció de la càrrega q?
Jawab :
La magnitud de la càrrega q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Tipus de càrrega q:
La direcció de la força de Coulomb és cap a la càrrega q, de manera que la càrrega q ha de tenir un valor positiu.
