Learje ek Diskusje oer fragen oer it elektryske fjild dan Foarbyldfragen foar elektryske fjilden
Om it begryp fan 'e elektryske krêft dy't op ôfstân wurkje kin te fasilitearjen, waard it konsept fan in fjild yntrodusearre. It konsept fan in elektrysk fjild waard ûntwikkele troch de Britske wittenskipper Michael Faraday (1791–1867).
Begrip
Stel dat in glêzen stêf yn earste ynstânsje elektrysk neutraal is. Nei't er mei in doek wreefd is, wurdt de glêzen stêf elektrysk laden. As de glêzen stêf elektryske lading, tagelyk ferskynt in fjild om 'e glêzen stêf hinne. As de glêzen stêf neutraal wurdt, ferdwynt it fjild út 'e romte. Dat it bestean fan in fjild is ûnskiedber fan 'e oanwêzigens fan in elektryske lading. In elektrysk fjild is net in soarte substânsje lykas loft of in soarte weach lykas elektromagnetyske weagen, mar earder wat generearre wurdt troch in elektryske lading en de romte om 'e elektryske lading beynfloedet, wêr't de ynfloed dêrfan allinich field wurdt troch oare elektryske ladingen.
Om te testen oft der in fjild yn in romte is, wurdt oannommen dat der ien is testlading yn dy romte. De testlading is in lading (Q) dy't sa lyts is dat it in hiel lyts fjild produseart en dêrom negearre wurde kin. De testlading kin lykwols de ynfloed fiele fan it fjild dat generearre wurdt troch oare elektryske ladingen. De testlading is allinich oanwêzich om te ûndersykjen oft in elektrysk fjild bestiet. As der ien is, sil de testlading perfoarst in ynfloed ûnderfine yn 'e foarm fan elektryske krêft oarsom, as it der net is, sil de testlading net ûnderfûn wurde elektryske krêft.
Sjoch nei de ôfbylding oan 'e kant.
Yn figuer 1, de lading +q1 en lading +q2 produseart in elektrysk fjild yn 'e omlizzende romte. As in testlading +q pleatst wurdto op in punt yn 'e romte, de testlading + qo elektryske krêft ûnderfynt. F1 is de elektryske krêft útoefene troch de lading + q1 by testlading +qo en F2 is de elektryske krêft útoefene troch de lading + q2 by testlading +qoYn figuer 2, as de testlading fuorthelle wurdt, bliuwt it fjild bestean en ferdwynt net fan dat punt. E1 is it fjild produsearre troch in elektryske lading + q1 en E2 is it fjild produsearre troch in elektryske lading + q2.
Fjildsterkte
In elektrysk fjild is in fektorgrutte, mei sawol grutte as rjochting. De elektryske fjildsterkte op in punt wurdt definiearre as de elektryske krêft dy't útoefene wurdt troch in elektryske lading op in positive testlading dy't op dat punt pleatst is, dield troch de grutte fan 'e testlading.
Ynformaasje:
E = fjildsterkte
F = elektryske krêft
q = grutte fan testlading
Ynformaasje:
Q = elektryske lading
r = ôfstân tusken elektryske lading en testlading
(lês: epsilon nul) = permittiviteit fan lege romte = 8,854 x 10-12 C2/Nm2
k = Coulomb-konstante = 9 x 109 Nm2/C2
De ienheid fan elektryske krêft is Newton en de ienheid fan elektryske lading is Coulomb, dus de ienheid fan fjild is Newton/Coulomb, ôfkoarte N/C.
Arah
Sjoch nei de ôfbylding oan 'e kant
Op Figuer 1a, in positive elektryske lading (+Q) oefenet in elektryske krêft út op in positive testlading (+q), wêrby't de rjochting fan 'e elektryske krêft (F) fuort is fan 'e +Q-lading.
Op Figuer 1b, as de testlading fuorthelle wurdt, is der op dat punt in fjild (E) waans rjochting fuort is fan 'e elektryske lading Q.
Op Figuer 2a, in negative elektryske lading (-Q) oefenet in elektryske krêft út op in positive testlading (+q), wêrby't de rjochting fan 'e elektryske krêft (F) de -Q-lading benaderet.
Op Figuer 2b, as de testlading fuorthelle wurdt, is der op dat punt in fjild (E) waans rjochting ticht by de elektryske lading -Q leit.
Op basis fan 'e ôfbylding en útlis hjirboppe kin konkludearre wurde dat de rjochting fan it fjild fuort is fan 'e positive elektryske lading en nei de negative elektryske lading ta.
Foarbyld fan problemen
1. Punt A leit yn in elektrysk fjild. De elektryske fjildsterkte op punt A is 0,4 N/C. As in objekt mei in lading fan 0,2 C op punt A pleatst wurdt, sil in Coulomb-krêft fan...
A. 0,2 N.
B. 0,4 N.
C. 0,6 N.
D. 0,7 N.
E. 0,8 N
Diskusje:
It is bekend :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 °C
frege :
Elektryske krêft?
Jawab :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
It goede antwurd is E.
2. In opladen punt q is op punt A yn it elektryske fjild dat generearre wurdt troch de lading (+) sadat it in krêft fan 0,1 N ûnderfynt yn 'e rjochting nei de lading q. As de fjildsterkte op punt A 0,02 N/C is, dan binne de grutte en it type lading q...
A. 5,0 C, posityf
B. 5,0 C, negatyf
C. 4,0 C, posityf
D. 2,5 C, negatyf
E. 2,5 C, posityf
Diskusje:
It is bekend :
F = 0,1N
E = 0,02 N/C
frege :
Wat is de grutte en rjochting fan lading q?
Jawab :
De grutte fan 'e lading q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Soart lading q:
De rjochting fan 'e Coulomb-krêft is nei de lading q ta, dus de lading q moat in positive wearde hawwe.
