همچنین بحث سوالات میدان الکتریکی و نمونه سوالات میدان الکتریکی را مطالعه کنید.
برای تسهیل درک نیروی الکتریکی که میتواند از راه دور عمل کند، مفهوم میدان معرفی شد. مفهوم میدان الکتریکی توسط دانشمند بریتانیایی مایکل فارادی (۱۷۹۱-۱۸۶۷) توسعه داده شد.
تعریف
فرض کنید یک میله شیشهای در ابتدا از نظر الکتریکی خنثی است. پس از مالش با پارچه، میله شیشهای باردار میشود. وقتی میله شیشهای بار الکتریکی دارد ، همزمان میدانی در اطراف میله شیشهای ظاهر میشود. اگر میله شیشهای خنثی شود، میدان همزمان از فضا ناپدید میشود. بنابراین وجود میدان از وجود بار الکتریکی جداییناپذیر است. میدان الکتریکی نه نوعی ماده مانند هوا است و نه نوعی موج مانند امواج الکترومغناطیسی، بلکه چیزی است که توسط بار الکتریکی تولید میشود و بر فضای اطراف بار الکتریکی تأثیر میگذارد، جایی که تأثیر آن فقط توسط بارهای الکتریکی دیگر احساس میشود.
برای آزمایش وجود میدان در یک فضا، فرض میشود که یک بار آزمون در آن فضا وجود دارد. بار آزمون، باری (Q) است که آنقدر کوچک است که میدان بسیار کوچکی تولید میکند و بنابراین میتوان از آن صرف نظر کرد. با این حال، بار آزمون میتواند تأثیر میدان تولید شده توسط بارهای الکتریکی دیگر را احساس کند. بار آزمون فقط برای بررسی وجود میدان الکتریکی وجود دارد. اگر میدان الکتریکی وجود داشته باشد، بار آزمون تحت تأثیر نیروی الکتریکی قرار میگیرد. برعکس، اگر میدان الکتریکی وجود نداشته باشد، بار آزمون تحت تأثیر نیروی الکتریکی قرار نمیگیرد.
به عکس کناری نگاه کنید.
در شکل ۱، بار +q1 و بار +q2 یک میدان الکتریکی در فضای اطراف تولید میکند. وقتی یک بار آزمون +q قرار میگیردo در یک نقطه از فضا، بار آزمون +qo نیروی الکتریکی را تجربه میکند. F1 نیروی الکتریکی اعمال شده توسط بار +q است.1 در بار آزمایشی +qo و اف2 نیروی الکتریکی اعمال شده توسط بار +q است.2 در بار آزمایشی +qoدر شکل ۲، هنگامی که بار آزمون حذف میشود، میدان از آن نقطه باقی میماند و ناپدید نمیشود. E1 میدان تولید شده توسط بار الکتریکی +q است1 و ای2 میدان تولید شده توسط بار الکتریکی +q است2.
قدرت میدان
میدان الکتریکی یک کمیت برداری است که هم اندازه و هم جهت دارد. شدت میدان الکتریکی در یک نقطه به صورت نیروی الکتریکی وارد شده توسط یک بار الکتریکی بر یک بار آزمون مثبت قرار گرفته در آن نقطه، تقسیم بر اندازه بار آزمون تعریف میشود.
اطلاعات:
E = قدرت میدان
F = نیروی الکتریکی
q = بزرگی بار آزمون
اطلاعات:
Q = بار الکتریکی
r = فاصله بین بار الکتریکی و بار آزمون
(بخوانید: اپسیلون صفر) = ثابت دیالکتریک فضای خالی = ۸.۸۵۴ × ۱۰-12 C2/نانومتر2
k = ثابت کولن = 9 × 109 نانومتر2/C2
واحد نیروی الکتریکی نیوتن و واحد بار الکتریکی کولن است، بنابراین واحد میدان نیوتن/کولن است که به اختصار N/C نشان داده میشود.
آرا
به عکس کناری نگاه کنید
دادا شکل ۲ الف، یک بار الکتریکی مثبت (+Q) نیروی الکتریکی بر بار آزمون مثبت (+q) وارد میکند، که در آن جهت نیروی الکتریکی (F) از بار +Q دور است.
دادا شکل ۲بوقتی بار آزمون برداشته میشود، در آن نقطه میدانی (E) وجود دارد که جهت آن از بار الکتریکی Q دور است.
دادا شکل ۲ الف، یک بار الکتریکی منفی (-Q) نیروی الکتریکی بر بار آزمون مثبت (+q) وارد میکند، که در آن جهت نیروی الکتریکی (F) به بار -Q نزدیک میشود.
دادا شکل ۲ب، هنگامی که بار آزمون حذف میشود، در آن نقطه میدانی (E) وجود دارد که جهت آن نزدیک به بار الکتریکی -Q است.
بر اساس تصویر و توضیحات بالا، میتوان نتیجه گرفت که جهت میدان از بار الکتریکی مثبت دور و به سمت بار الکتریکی منفی است.
کونتو سول
۱. نقطه A در یک میدان الکتریکی قرار دارد. شدت میدان الکتریکی در نقطه A برابر با ۰.۴ نیوتن بر سانتیگراد است. اگر جسمی با بار ۰.۲ سانتیگراد در نقطه A قرار گیرد، نیروی کولنی ...
الف. 0,2 ن
ب. ۶۰ ن
ج. ۹۰ شمالی
د. 0,7 ن
E. 0,8 N
بحث:
شناخته شده است :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 درجه سانتیگراد
پرسیده شد :
نیروی الکتریکی؟
جواب :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
پاسخ صحیح E است.
۲. یک نقطه باردار q در نقطه A در میدان الکتریکی تولید شده توسط بار (+) قرار دارد به طوری که نیرویی معادل 0,1 نیوتن در جهت به سمت بار q بر آن وارد میشود. اگر شدت میدان در نقطه A برابر با 0,02 نیوتن بر سانتیگراد باشد، آنگاه بزرگی و نوع بار q عبارتند از...
الف. ۵.۰ درجه سانتیگراد، مثبت
ب. ۵.۰ درجه سانتیگراد، منفی
C. 4,0 C، مثبت
د. ۲.۵ درجه سانتیگراد، منفی
E. 2,5 درجه سانتیگراد، مثبت
بحث:
شناخته شده است :
F = 0,1 نیوتن
E = 0,02 N/C
پرسیده شد :
بزرگی و جهت بار q چیست؟
جواب :
بزرگی بار q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N: 0,02 N/C = 5C
نوع شارژ q:
جهت نیروی کولنی به سمت بار q است، بنابراین بار q باید مقدار مثبتی داشته باشد.
