Lerne auch Diskussion von Fragen zum elektrischen Feld Dan Beispielfragen zum elektrischen Feld
Um das Verständnis der Fernwirkung elektrischer Kräfte zu erleichtern, wurde das Konzept des elektrischen Feldes eingeführt. Entwickelt wurde dieses Konzept von dem britischen Wissenschaftler Michael Faraday (1791–1867).
Definition
Angenommen, ein Glasstab ist anfänglich elektrisch neutral. Nach dem Reiben mit einem Tuch lädt sich der Glasstab elektrisch auf. Wenn der Glasstab elektrische LadungGleichzeitig entsteht um den Glasstab ein elektrisches Feld. Wird der Glasstab neutral, verschwindet das Feld. Die Existenz eines Feldes ist also untrennbar mit dem Vorhandensein einer elektrischen Ladung verbunden. Ein elektrisches Feld ist keine Substanz wie Luft oder eine Welle wie elektromagnetische Wellen, sondern wird von einer elektrischen Ladung erzeugt und beeinflusst den Raum um diese Ladung herum. Seine Wirkung ist nur für andere elektrische Ladungen spürbar.
Um zu testen, ob ein Feld in einem Raum existiert, wird angenommen, dass es eines gibt. Testlast In diesem Raum. Die Testladung (Q) ist so klein, dass sie ein sehr schwaches Feld erzeugt und daher vernachlässigt werden kann. Die Testladung kann jedoch den Einfluss des Feldes anderer elektrischer Ladungen spüren. Sie dient lediglich dazu, die Existenz eines elektrischen Feldes zu untersuchen. Falls ein solches Feld existiert, wird die Testladung definitiv beeinflusst. elektrische Kraft Umgekehrt gilt: Wenn es nicht vorhanden ist, wird die Testladung nicht fällig. elektrische Kraft.
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In Abbildung 1 ist die Ladung +q dargestellt.1 und Ladung +q2 erzeugt ein elektrisches Feld im umgebenden Raum. Wenn eine Testladung +q platziert wirdo an einem Punkt im Raum die Testladung +qo erfährt elektrische Kraft. F1 ist die elektrische Kraft, die von der Ladung +q ausgeübt wird.1 bei Testladung +qo und F2 ist die elektrische Kraft, die von der Ladung +q ausgeübt wird.2 bei Testladung +qoIn Abbildung 2 bleibt das Feld auch nach Entfernung der Testladung an diesem Punkt bestehen und verschwindet nicht.1 ist das Feld, das von einer elektrischen Ladung +q erzeugt wird.1 und E2 ist das Feld, das von einer elektrischen Ladung +q erzeugt wird.2.
Feldstärke
Ein elektrisches Feld ist eine Vektorgröße mit Betrag und Richtung. Die elektrische Feldstärke an einem Punkt ist definiert als die elektrische Kraft, die eine elektrische Ladung auf eine positive Testladung an diesem Punkt ausübt, dividiert durch den Betrag der Testladung.
Information :
E = Feldstärke
F = elektrische Kraft
q = Betrag der Testladung
Information :
Q = elektrische Ladung
r = Abstand zwischen elektrischer Ladung und Testladung
(gelesen: Epsilon Null) = Permittivität des Vakuums = 8,854 x 10-12 C2/Nm2
k = Coulomb-Konstante = 9 x 109 nm2/C2
Die Einheit der elektrischen Kraft ist Newton und die Einheit der elektrischen Ladung ist Coulomb, daher ist die Einheit des Feldes Newton/Coulomb, abgekürzt N/C.
Richtung
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Auf Abbildung 1aEine positive elektrische Ladung (+Q) übt eine elektrische Kraft auf eine positive Testladung (+q) aus, wobei die Richtung der elektrischen Kraft (F) von der Ladung +Q weg gerichtet ist.
Auf Abbildung 1bWenn die Testladung entfernt wird, entsteht an diesem Punkt ein Feld (E), dessen Richtung von der elektrischen Ladung Q weg gerichtet ist.
Auf Abbildung 2aEine negative elektrische Ladung (-Q) übt eine elektrische Kraft auf eine positive Testladung (+q) aus, wobei die Richtung der elektrischen Kraft (F) auf die Ladung -Q zugeht.
Auf Abbildung 2bWenn die Testladung entfernt wird, entsteht an diesem Punkt ein Feld (E), dessen Richtung der elektrischen Ladung -Q sehr ähnlich ist.
Anhand des Bildes und der obigen Erklärung lässt sich schließen, dass die Richtung des Feldes von der positiven elektrischen Ladung weg und zur negativen elektrischen Ladung hin verläuft.
Beispiel für eine Frage
1. Punkt A befindet sich in einem elektrischen Feld. Die elektrische Feldstärke in Punkt A beträgt 0,4 N/C. Wird ein Objekt mit einer Ladung von 0,2 C in Punkt A platziert, so wirkt eine Coulomb-Kraft von …
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
E. 0,8 N
Diskussion:
Ist bekannt :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
Gefragt :
Elektrische Kraft?
Jawab :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
Die richtige Antwort ist E.
2. Ein geladener Punkt q Ein Teilchen befindet sich im Punkt A im elektrischen Feld der Ladung (+) und erfährt eine Kraft von 0,1 N in Richtung der Ladung q. Wenn die Feldstärke im Punkt A 0,02 N/C beträgt, dann sind Betrag und Art der Ladung q...
A. 5,0 °C, positiv
B. 5,0 C, negativ
C. 4,0 °C, positiv
D. 2,5 °C, negativ
E. 2,5 °C, positiv
Diskussion:
Ist bekannt :
F = 0,1 N.
E = 0,02 N/C
Gefragt :
Wie groß ist die Ladung q und in welche Richtung wirkt sie?
Jawab :
Die Größe der Ladung q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Art der Ladung q:
Die Richtung der Coulomb-Kraft ist zur Ladung q hin gerichtet, daher muss die Ladung q einen positiven Wert haben.
