Maes Trydanol

Astudiwch hefyd y drafodaeth am gwestiynau maes trydan ac enghreifftiau o gwestiynau maes trydan.

Er mwyn hwyluso dealltwriaeth o'r grym trydanol a all weithredu o bellter, cyflwynwyd y cysyniad o faes. Datblygwyd y cysyniad o faes trydanol gan y gwyddonydd Prydeinig Michael Faraday (1791–1867).

Dealltwriaeth

Tybiwch fod gwialen wydr yn niwtral yn drydanol i ddechrau. Ar ôl cael ei rhwbio â lliain, mae'r wialen wydr yn dod yn wefr drydanol. Pan fydd gan y wialen wydr wefr drydanol , mae maes yn ymddangos o amgylch y wialen wydr ar yr un pryd. Os daw'r wialen wydr yn niwtral, mae'r maes yn diflannu o'r gofod ar yr un pryd. Felly mae bodolaeth maes yn anwahanadwy oddi wrth bresenoldeb gwefr drydanol. Nid yw maes trydanol yn fath o sylwedd fel aer ac nid yn fath o don fel tonnau electromagnetig, ond mae'n rhywbeth sy'n cael ei gynhyrchu gan wefr drydanol ac yn effeithio ar y gofod o amgylch y gwefr drydanol, lle mae ei ddylanwad yn cael ei deimlo gan wefrau trydanol eraill yn unig.

I brofi a oes maes mewn gofod, tybir bod gwefr brawf yn y gofod hwnnw. Mae'r gwefr brawf yn wefr (Q) sydd mor fach fel ei bod yn cynhyrchu maes bach iawn ac felly gellir ei hanwybyddu. Fodd bynnag, gall y wefr brawf deimlo dylanwad y maes a gynhyrchir gan wefrau trydanol eraill. Dim ond i ymchwilio a oes maes trydanol yn bodoli y mae'r wefr brawf yn bresennol. Os oes un, bydd y wefr brawf yn profi dylanwad ar ffurf grym trydanol. I'r gwrthwyneb, os nad oes un, ni fydd y wefr brawf yn profi grym trydanol.

Edrychwch ar y llun ar yr ochr.
Yn ffigur 1, y gwefr +q₁ a gwefr +q₂ yn cynhyrchu maes trydan yn y gofod cyfagos. Pan osodir gwefr brawf +q_o mewn pwynt yn y gofod, y gwefr brawf +q_o yn profi grym trydanol. F₁ yw'r grym trydanol a roddir gan y gwefr +q₁ ar wefr prawf +q_o ac F₂ yw'r grym trydanol a roddir gan y gwefr +q₂ ar wefr prawf +q_oYn ffigur 2, pan gaiff y gwefr brawf ei thynnu, mae'r maes yn aros ac nid yw'n diflannu o'r pwynt hwnnw. E₁ yw'r maes a gynhyrchir gan wefr drydanol +q₁ ac E₂ yw'r maes a gynhyrchir gan wefr drydanol +q₂.

Cryfder y maes

Mae maes trydan yn faint fector, sydd â maint a chyfeiriad. Diffinnir cryfder y maes trydan mewn pwynt fel y grym trydanol a roddir gan wefr drydanol ar wefr brawf bositif a osodir yn y pwynt hwnnw, wedi'i rannu â maint y wefr brawf.
Gwybodaeth:
E = cryfder y maes
F = grym trydanol
q = maint y tâl prawf
Gwybodaeth:
Q = gwefr drydanol
r = pellter rhwng y gwefr drydanol a'r gwefr brawf
(darllenwch: epsilon sero) = trydanedd gofod gwag = 8,854 x 10^12- C²/Nm²
k = cysonyn Coulomb = 9 x 10⁹ Nm²/C²

Newton yw uned grym trydanol a Coulomb yw uned gwefr drydanol felly Newton/Coulomb yw uned maes, wedi'i dalfyru'n N/C.

Arah

 
Edrychwch ar y llun ar yr ochr
Ymlaen Ffigur 1a, mae gwefr drydanol bositif (+Q) yn rhoi grym trydanol ar wefr brawf bositif (+q), lle mae cyfeiriad y grym trydanol (F) i ffwrdd o'r gwefr +Q.
Ymlaen Ffigur 1b, pan gaiff y gwefr brawf ei thynnu, yn y pwynt hwnnw mae maes (E) y mae ei gyfeiriad i ffwrdd o'r gwefr drydanol Q.
Ymlaen Ffigur 2a, mae gwefr drydanol negatif (-Q) yn rhoi grym trydanol ar wefr brawf bositif (+q), lle mae cyfeiriad y grym trydanol (F) yn agosáu at y wefr -Q.
Ymlaen Ffigur 2b, pan gaiff y gwefr brawf ei thynnu, yn y pwynt hwnnw mae maes (E) y mae ei gyfeiriad yn agos at y gwefr drydanol -Q.
Yn seiliedig ar y ddelwedd a'r esboniad uchod, gellir dod i'r casgliad bod cyfeiriad y maes i ffwrdd o'r gwefr drydanol bositif ac tuag at y gwefr drydanol negatif.

Enghraifft o broblemau

1. Mae pwynt A wedi'i leoli mewn maes trydanol. Cryfder y maes trydanol ym mhwynt A yw 0,4 N/C. Os rhoddir gwrthrych â gwefr o 0,2 C ym mhwynt A, bydd grym Coulomb o...
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
Dwyrain 0,8 Gogledd
Trafodaeth:
Mae'n hysbys :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
Gofynnwyd :
Grym trydanol?
Jawab :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
Yr ateb cywir yw E.

2. Pwynt wedi'i wefru q mae ym mhwynt A yn y maes trydanol a gynhyrchir gan y gwefr (+) fel ei fod yn profi grym o 0,1 N i gyfeiriad y gwefr q. Os yw cryfder y maes ym mhwynt A yn 0,02 N/C, yna maint a math y gwefr q yw...
A. 5,0 C, positif
B. 5,0 C, negatif
C. 4,0 C, positif
D. 2,5 C, negatif
E. 2,5 C, positif
Trafodaeth:
Mae'n hysbys :
F = 0,1N
E = 0,02 N/C
Gofynnwyd :
Beth yw maint a chyfeiriad y gwefr q?
Jawab :
Maint y gwefr q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Math o wefr q:
Mae cyfeiriad grym Coulomb tuag at y gwefr q felly rhaid i'r gwefr q fod â gwerth positif.