Μάθετε επίσης Συζήτηση Ερωτήσεων για το Ηλεκτρικό Πεδίο dan Παραδείγματα ερωτήσεων για το ηλεκτρικό πεδίο
Για να διευκολυνθεί η κατανόηση της ηλεκτρικής δύναμης που μπορεί να δράσει από απόσταση, εισήχθη η έννοια του πεδίου. Η έννοια του ηλεκτρικού πεδίου αναπτύχθηκε από τον Βρετανό επιστήμονα Μάικλ Φαραντέι (1791–1867).
Ορισμός
Ας υποθέσουμε ότι μια γυάλινη ράβδος είναι αρχικά ηλεκτρικά ουδέτερη. Αφού τρίβεται με ένα πανί, η γυάλινη ράβδος φορτίζεται ηλεκτρικά. Όταν η γυάλινη ράβδος έχει ηλεκτρικό φορτίο, ταυτόχρονα εμφανίζεται ένα πεδίο γύρω από τη γυάλινη ράβδο. Εάν η γυάλινη ράβδος γίνει ουδέτερη, το πεδίο εξαφανίζεται από τον χώρο. Έτσι, η ύπαρξη ενός πεδίου είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με την παρουσία ενός ηλεκτρικού φορτίου. Ένα ηλεκτρικό πεδίο δεν είναι ένας τύπος ουσίας όπως ο αέρας ή ένας τύπος κύματος όπως τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα, αλλά μάλλον κάτι που παράγεται από ένα ηλεκτρικό φορτίο και επηρεάζει τον χώρο γύρω από το ηλεκτρικό φορτίο, όπου η επιρροή του γίνεται αισθητή μόνο από άλλα ηλεκτρικά φορτία.
Για να ελέγξουμε αν υπάρχει πεδίο σε έναν χώρο, υποθέτουμε ότι υπάρχει ένα δοκιμαστικό φορτίο σε αυτόν τον χώρο. Το δοκιμαστικό φορτίο είναι ένα φορτίο (Q) τόσο μικρό που παράγει ένα πολύ μικρό πεδίο και επομένως μπορεί να αγνοηθεί. Ωστόσο, το δοκιμαστικό φορτίο μπορεί να αισθανθεί την επίδραση του πεδίου που παράγεται από άλλα ηλεκτρικά φορτία. Το δοκιμαστικό φορτίο υπάρχει μόνο για να διερευνηθεί εάν υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο. Εάν υπάρχει, το δοκιμαστικό φορτίο σίγουρα θα υποστεί μια επίδραση με τη μορφή ηλεκτρική δύναμη αντίστροφα, αν δεν υπάρχει, τότε δεν θα γίνει η δοκιμαστική φόρτιση ηλεκτρική δύναμη.
Κοιτάξτε την εικόνα στο πλάι.
Στο σχήμα 1, το φορτίο +q1 και φορτίο +q2 παράγει ένα ηλεκτρικό πεδίο στον περιβάλλοντα χώρο. Όταν τοποθετείται ένα δοκιμαστικό φορτίο +qo σε ένα σημείο στο χώρο, το δοκιμαστικό φορτίο +qo βιώνοντας ηλεκτρική δύναμη. F1 είναι η ηλεκτρική δύναμη που ασκείται από το φορτίο +q1 στο δοκιμαστικό φορτίο +qo και Φ2 είναι η ηλεκτρική δύναμη που ασκείται από το φορτίο +q2 στο δοκιμαστικό φορτίο +qoΣτο σχήμα 2, όταν αφαιρεθεί το δοκιμαστικό φορτίο, το πεδίο παραμένει και δεν εξαφανίζεται από εκείνο το σημείο. E1 είναι το πεδίο που παράγεται από ένα ηλεκτρικό φορτίο +q1 και Ε2 είναι το πεδίο που παράγεται από ένα ηλεκτρικό φορτίο +q2.
Ένταση πεδίου
Ένα ηλεκτρικό πεδίο είναι ένα διανυσματικό μέγεθος, που έχει τόσο μέγεθος όσο και κατεύθυνση. Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου σε ένα σημείο ορίζεται ως η ηλεκτρική δύναμη που ασκείται από ένα ηλεκτρικό φορτίο σε ένα θετικό δοκιμαστικό φορτίο τοποθετημένο σε αυτό το σημείο, διαιρούμενη με το μέγεθος του δοκιμαστικού φορτίου.
Πληροφορίες:
E = ένταση πεδίου
F = ηλεκτρική δύναμη
q = μέγεθος του δοκιμαστικού φορτίου
Πληροφορίες:
Q = ηλεκτρικό φορτίο
r = απόσταση μεταξύ ηλεκτρικού φορτίου και δοκιμαστικού φορτίου
(διαβάστε: έψιλον μηδέν) = διαπερατότητα κενού χώρου = 8,854 x 10-12 C2/Nm2
k = σταθερά Coulomb = 9 x 109 Nm2/C2
Η μονάδα μέτρησης της ηλεκτρικής δύναμης είναι το Newton και η μονάδα ηλεκτρικού φορτίου είναι το Coulomb, επομένως η μονάδα πεδίου είναι Newton/Coulomb, συντομογραφία N/C.
αραχ
Κοιτάξτε την εικόνα στο πλάι
Ενεργοποίηση Σχήμα 1α, ένα θετικό ηλεκτρικό φορτίο (+Q) ασκεί ηλεκτρική δύναμη σε ένα θετικό φορτίο δοκιμής (+q), όπου η κατεύθυνση της ηλεκτρικής δύναμης (F) είναι μακριά από το φορτίο +Q.
Ενεργοποίηση Σχήμα 1β, όταν αφαιρεθεί το δοκιμαστικό φορτίο, σε αυτό το σημείο υπάρχει ένα πεδίο (E) του οποίου η κατεύθυνση είναι μακριά από το ηλεκτρικό φορτίο Q.
Ενεργοποίηση Σχήμα 2α, ένα αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο (-Q) ασκεί ηλεκτρική δύναμη σε ένα θετικό φορτίο δοκιμής (+q), όπου η κατεύθυνση της ηλεκτρικής δύναμης (F) πλησιάζει το φορτίο -Q.
Ενεργοποίηση Σχήμα 2β, όταν αφαιρεθεί το δοκιμαστικό φορτίο, σε αυτό το σημείο υπάρχει ένα πεδίο (E) του οποίου η κατεύθυνση είναι κοντά στο ηλεκτρικό φορτίο -Q.
Με βάση την εικόνα και την εξήγηση που δίνεται παραπάνω, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η κατεύθυνση του πεδίου είναι μακριά από το θετικό ηλεκτρικό φορτίο και προς το αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο.
Παράδειγμα προβλημάτων
1. Το σημείο Α βρίσκεται σε ηλεκτρικό πεδίο. Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στο σημείο Α είναι 0,4 N/C. Εάν ένα αντικείμενο με φορτίο 0,2 C τοποθετηθεί στο σημείο Α, ασκείται δύναμη Coulomb...
Α. 0,2 Β
Β. 0,4 Ν
Γ. 0,6 Ν
Δ. 0,7 Ν
Α. 0,8 Β
Συζήτηση:
Είναι γνωστό :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
Ερωτηθείς :
Ηλεκτρική δύναμη;
Jawab :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
Η σωστή απάντηση είναι η Ε.
2. Ένα φορτισμένο σημείο q βρίσκεται στο σημείο Α στο ηλεκτρικό πεδίο που παράγεται από το φορτίο (+) έτσι ώστε να δέχεται δύναμη 0,1 N προς την κατεύθυνση προς το φορτίο q. Εάν η ένταση του πεδίου στο σημείο Α είναι 0,02 N/C, τότε το μέγεθος και ο τύπος του φορτίου q είναι...
Α. 5,0°C, θετικό
Β. 5,0 C, αρνητικό
C. 4,0 C, θετικό
Δ. 2,5 C, αρνητικό
Ε. 2,5 C, θετικό
Συζήτηση:
Είναι γνωστό :
F = 0,1 Ν
E = 0,02 N/C
Ερωτηθείς :
Ποιο είναι το μέγεθος και η κατεύθυνση του φορτίου q;
Jawab :
Το μέγεθος του φορτίου q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N: 0,02 N/C = 5C
Τύπος χρέωσης q:
Η κατεύθυνση της δύναμης Coulomb είναι προς το φορτίο q, επομένως το φορτίο q πρέπει να έχει θετική τιμή.
