Ankaŭ lernu Diskuto pri demandoj pri elektra kampo dan Ekzemplaj Demandoj pri Elektra Kampo
Por faciligi komprenon pri la elektra forto, kiu povas agi je distanco, la koncepto de kampo estis enkondukita. La koncepton de elektra kampo disvolvis la brita sciencisto Michael Faraday (1791–1867).
Kompreno
Supozu, ke vitra stango estas komence elektre neŭtrala. Post frotado per tuko, la vitra stango elektre ŝarĝiĝas. Kiam la vitra stango estas elektra ŝargo, samtempe aperas kampo ĉirkaŭ la vitra stango. Se la vitra stango fariĝas neŭtrala, la kampo malaperas el la spaco. Do la ekzisto de kampo estas neapartigebla de la ĉeesto de elektra ŝargo. Elektra kampo ne estas speco de substanco kiel aero aŭ speco de ondo kiel elektromagnetaj ondoj, sed prefere io generita de elektra ŝargo kaj influanta la spacon ĉirkaŭ la elektra ŝargo, kie ĝia influo estas sentita nur de aliaj elektraj ŝargoj.
Por testi ĉu ekzistas kampo en spaco, oni supozas, ke ekzistas unu testa ŝarĝo en tiu spaco. La testŝargo estas ŝargo (Q) tiel malgranda, ke ĝi produktas tre malgrandan kampon kaj tial povas esti ignorata. Tamen, la testŝargo povas senti la influon de la kampo generita de aliaj elektraj ŝargoj. La testŝargo ĉeestas nur por esplori ĉu elektra kampo ekzistas. Se tia ekzistas, la testŝargo certe spertos influon en la formo de elektra forto inverse, se ĝi ne estas tie, tiam la testŝargo ne estos spertita elektra forto.
Rigardu la bildon flanke.
En figuro 1, la ŝargo +q1 kaj ŝargo +q2 produktas elektran kampon en la ĉirkaŭa spaco. Kiam testa ŝargo +q estas metitao ĉe punkto en la spaco, la testŝargo +qo spertante elektran forton. F1 estas la elektra forto penita de la ŝargo +q1 ĉe testŝargo +qo kaj F2 estas la elektra forto penita de la ŝargo +q2 ĉe testŝargo +qoEn figuro 2, kiam la testŝargo estas forigita, la kampo restas kaj ne malaperas de tiu punkto. E1 estas la kampo produktita de elektra ŝargo +q1 kaj E2 estas la kampo produktita de elektra ŝargo +q2.
Kampa forto
Elektra kampo estas vektora kvanto, havanta kaj magnitudon kaj direkton. La intenseco de la elektra kampo ĉe punkto estas difinita kiel la elektra forto penita de elektra ŝargo sur pozitivan testŝargon metitan ĉe tiu punkto, dividita per la magnitudo de la testŝargo.
Informoj:
E = kampoforto
F = elektra forto
q = grando de testŝargo
Informoj:
Q = elektra ŝargo
r = distanco inter elektra ŝargo kaj testa ŝargo
(legu: epsilono nulo) = permitiveco de malplena spaco = 8,854 x 10-12 C2/Nm2
k = Kulomba konstanto = 9 x 109 Nm2/C2
La unuo de elektra forto estas Neŭtono kaj la unuo de elektra ŝargo estas Kulombo, do la unuo de kampo estas Neŭtono/Kulombo, mallongigita N/C.
Arah
Rigardu la bildon flanke
Sur Figuro 1a, pozitiva elektra ŝargo (+Q) penas elektran forton sur pozitivan testŝargon (+q), kie la direkto de la elektra forto (F) estas for de la +Q ŝargo.
Sur Figuro 1b, kiam la testŝargo estas forigita, ĉe tiu punkto ekzistas kampo (E) kies direkto estas for de la elektra ŝargo Q.
Sur Figuro 2a, negativa elektra ŝargo (-Q) penas elektran forton sur pozitivan testŝargon (+q), kie la direkto de la elektra forto (F) alproksimiĝas al la -Q ŝargo.
Sur Figuro 2b, kiam la testŝargo estas forigita, ĉe tiu punkto ekzistas kampo (E) kies direkto estas proksima al la elektra ŝargo -Q.
Surbaze de la bildo kaj klarigo supre, oni povas konkludi, ke la direkto de la kampo estas for de la pozitiva elektra ŝargo kaj direkte al la negativa elektra ŝargo.
Ekzemplo de problemoj
1. Punkto A situas en elektra kampo. La intenseco de la elektra kampo ĉe punkto A estas 0,4 N/C. Se objekto kun ŝargo de 0,2 C estas metita ĉe punkto A, kulomba forto de...
A. 0,2 N
B. 0,4 N
0,6 N
D. 0,7 N
O. 0,8 N
Diskuto:
Estas konate :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 °C
Demandita :
Elektra forto?
Jawab :
F = q E = (0,2 °C)(4 N/C) = 0,8 N
La ĝusta respondo estas E.
2. Ŝargita punkto q estas ĉe punkto A en la elektra kampo generita de la ŝargo (+) tiel ke ĝi spertas forton de 0,1 N en la direkto al la ŝargo q. Se la kampa intenseco ĉe punkto A estas 0,02 N/C, tiam la grando kaj tipo de ŝargo q estas...
A. 5,0 C, pozitiva
B. 5,0 °C, negativa
C. 4,0 C, pozitiva
D. 2,5 °C, negativa
E. 2,5 C, pozitiva
Diskuto:
Estas konate :
F = 0,1N
E = 0,02 N/C
Demandita :
Kio estas la grando kaj direkto de ŝargo q?
Jawab :
La grando de la ŝargo q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Tipo de ŝargo q:
La direkto de la Kulomba forto estas al la ŝargo q, do la ŝargo q devas havi pozitivan valoron.
