Elektrické pole

Také se učte Diskuse o otázkách elektrického pole dan Příklady otázek k elektrickému poli

Pro snazší pochopení elektrické síly, která může působit na dálku, byl zaveden koncept pole. Koncept elektrického pole vyvinul britský vědec Michael Faraday (1791–1867).

Definice

Předpokládejme, že skleněná tyčinka je zpočátku elektricky neutrální. Po tření hadříkem se skleněná tyčinka elektricky nabije. Když skleněná tyčinka... elektrický nábojZároveň se kolem skleněné tyčinky objeví pole. Pokud se skleněná tyčinka stane neutrální, pole z prostoru zmizí. Existence pole je tedy neoddělitelná od přítomnosti elektrického náboje. Elektrické pole není typ látky jako vzduch ani typ vlny jako elektromagnetické vlny, ale spíše něco, co je generováno elektrickým nábojem a ovlivňuje prostor kolem něj, kde jeho vliv pociťují pouze jiné elektrické náboje.

Pro ověření, zda v prostoru existuje pole, se předpokládá, že jedno existuje zkušební zatížení v tomto prostoru. Testovací náboj je náboj (Q), který je tak malý, že vytváří velmi malé pole, a proto jej lze ignorovat. Testovací náboj však může cítit vliv pole generovaného jinými elektrickými náboji. Testovací náboj je přítomen pouze proto, aby se zjistilo, zda elektrické pole existuje. Pokud nějaké existuje, testovací náboj bude rozhodně vystaven vlivu ve formě elektrická síla naopak, pokud tam není, pak se testovací náboj neprojeví elektrická síla.

Podívejte se na obrázek na boku.
Na obrázku 1 je náboj +q₁ a náboj +q₂ vytváří elektrické pole v okolním prostoru. Když je umístěn zkušební náboj +q_o v bodě prostoru, testovací náboj +q_o působí na něj elektrická síla. F₁ je elektrická síla vyvíjená nábojem +q₁ při zkušebním náboji +q_o a F.₂ je elektrická síla vyvíjená nábojem +q₂ při zkušebním náboji +q_oNa obrázku 2, když je testovací náboj odstraněn, pole zůstává a od tohoto bodu nezmizí. E₁ je pole vytvářené elektrickým nábojem +q₁ a E.₂ je pole vytvářené elektrickým nábojem +q₂.

Intenzita pole

Elektrické pole je vektorová veličina, která má jak velikost, tak směr. Intenzita elektrického pole v bodě je definována jako elektrická síla, kterou elektrický náboj působí na kladný testovací náboj umístěný v tomto bodě, dělená velikostí testovacího náboje.
keterangan:
E = intenzita pole
F = elektrická síla
q = velikost testovacího náboje
keterangan:
Q = elektrický náboj
r = vzdálenost mezi elektrickým nábojem a testovacím nábojem
(čti: epsilon nula) = permitivita prázdného prostoru = 8,854 x 10^-12 C²/Nm²
k = Coulombova konstanta = 9 x 10⁹ Nm²/C²

Jednotkou elektrické síly je Newton a jednotkou elektrického náboje je Coulomb, takže jednotka pole je Newton/Coulomb, zkráceně N/C.

Směr

 
Podívejte se na obrázek na boku
Na Obrázek 1aKladný elektrický náboj (+Q) působí elektrickou silou na kladný testovací náboj (+q), přičemž směr elektrické síly (F) je od náboje +Q.
Na Obrázek 1b, když je testovací náboj odstraněn, v tomto bodě vzniká pole (E), jehož směr je odvrácen od elektrického náboje Q.
Na Obrázek 2aZáporný elektrický náboj (-Q) působí elektrickou silou na kladný testovací náboj (+q), kde směr elektrické síly (F) se blíží k náboji -Q.
Na Obrázek 2b, když je testovací náboj odstraněn, v tomto bodě vznikne pole (E), jehož směr je blízký směru elektrického náboje -Q.
Na základě výše uvedeného obrázku a vysvětlení lze usoudit, že směr pole směřuje od kladného elektrického náboje k zápornému elektrickému náboji.

Příklad problémů

1. Bod A se nachází v elektrickém poli. Intenzita elektrického pole v bodě A je 0,4 N/C. Pokud je v bodě A umístěn objekt s nábojem 0,2 C, působí na něj Coulombova síla...
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
V. 0,8 N
Diskuse:
Je známo :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 °C
Zeptal se :
Elektrická síla?
Jawab :
F = q E = (0,2 °C)(4 N/C) = 0,8 N
Správná odpověď je E.

2. Nabitý bod q se nachází v bodě A v elektrickém poli generovaném nábojem (+) tak, že na něj působí síla 0,1 N ve směru k náboji q. Pokud je intenzita pole v bodě A 0,02 N/C, pak velikost a typ náboje q jsou...
A. 5,0 °C, pozitivní
B. 5,0 °C, negativní
C. 4,0 °C, pozitivní
D. 2,5 °C, negativní
E. 2,5 °C, pozitivní
Diskuse:
Je známo :
F = 0,1 N.
E = 0,02 N/C
Zeptal se :
Jaká je velikost a směr náboje q?
Jawab :
Velikost náboje q:
F = q E
q = F/E = 0,1 N: 0,02 N/C = 5 °C
Typ náboje q:
Coulombova síla působí směrem k náboji q, takže náboj q musí mít kladnou hodnotu.