Campo eléctrico

Aprende tamén Discusión de cuestións sobre o campo eléctrico Dan Exemplos de preguntas sobre o campo eléctrico

Para facilitar a comprensión da forza eléctrica que pode actuar a distancia, introduciuse o concepto de campo. O concepto de campo eléctrico foi desenvolvido polo científico británico Michael Faraday (1791–1867).

Comprensión

Supoñamos que unha varilla de vidro é inicialmente electricamente neutra. Despois de fregala cun pano, a varilla de vidro cárgase electricamente. Cando a varilla de vidro ten carga eléctrica, ao mesmo tempo aparece un campo arredor da varilla de vidro. Se a varilla de vidro se volve neutra, o campo desaparece do espazo. Polo tanto, a existencia dun campo é inseparable da presenza dunha carga eléctrica. Un campo eléctrico non é un tipo de substancia como o aire ou un tipo de onda como as ondas electromagnéticas, senón algo xerado por unha carga eléctrica e que afecta o espazo arredor da carga eléctrica, onde a súa influencia só a senten outras cargas eléctricas.

Para comprobar se existe un campo nun espazo, asúmese que existe un carga de proba nese espazo. A carga de proba é unha carga (Q) tan pequena que produce un campo moi pequeno e, polo tanto, pode ser ignorada. Non obstante, a carga de proba pode sentir a influencia do campo xerado por outras cargas eléctricas. A carga de proba está presente só para investigar se existe un campo eléctrico. Se o hai, a carga de proba experimentará definitivamente unha influencia en forma de forza eléctrica Pola contra, se non está alí, non se experimentará a carga de proba. forza eléctrica.

Mira a imaxe do lado.
Na figura 1, a carga +q₁ e carga +q₂ produce un campo eléctrico no espazo circundante. Cando se coloca unha carga de proba +q_o nun punto do espazo, a carga de proba +q_o experimentando forza eléctrica. F₁ é a forza eléctrica exercida pola carga +q₁ na carga de proba +q_o e F₂ é a forza eléctrica exercida pola carga +q₂ na carga de proba +q_oNa figura 2, cando se retira a carga de proba, o campo permanece e non desaparece a partir dese punto. E₁ é o campo producido por unha carga eléctrica +q₁ e E.₂ é o campo producido por unha carga eléctrica +q₂.

Intensidade do campo

Un campo eléctrico é unha cantidade vectorial que ten magnitude e dirección. A intensidade do campo eléctrico nun punto defínese como a forza eléctrica exercida por unha carga eléctrica sobre unha carga de proba positiva colocada nese punto, dividida pola magnitude da carga de proba.
Información:
E = intensidade de campo
F = forza eléctrica
q = magnitude da carga de proba
Información:
Q = carga eléctrica
r = distancia entre a carga eléctrica e a carga de proba
(léase: epsilon cero) = permitividade do espazo baleiro = 8,854 x 10^-12 C²/Nm²
k = Constante de Coulomb = 9 x 10⁹ Nm²/C²

A unidade de forza eléctrica é o Newton e a unidade de carga eléctrica é o Coulomb, polo que a unidade de campo é o Newton/Coulomb, abreviado N/C.

Arah

 
Mira a imaxe do lado
Encendido Figura 1a, unha carga eléctrica positiva (+Q) exerce unha forza eléctrica sobre unha carga de proba positiva (+q), onde a dirección da forza eléctrica (F) é oposta á carga +Q.
Encendido Figura 1b, cando se retira a carga de proba, nese punto existe un campo (E) cuxa dirección é contraria á carga eléctrica Q.
Encendido Figura 2a, unha carga eléctrica negativa (-Q) exerce unha forza eléctrica sobre unha carga de proba positiva (+q), onde a dirección da forza eléctrica (F) se aproxima á carga -Q.
Encendido Figura 2b, cando se retira a carga de proba, nese punto existe un campo (E) cuxa dirección é próxima á carga eléctrica -Q.
Baseándose na imaxe e na explicación anteriores, pódese concluír que a dirección do campo é oposta á carga eléctrica positiva e cara á carga eléctrica negativa.

Exemplo de problemas

1. O punto A está situado nun campo eléctrico. A intensidade do campo eléctrico no punto A é de 0,4 N/C. Se un obxecto cunha carga de 0,2 C se coloca no punto A, unha forza de Coulomb de...
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
E. 0,8 N
Debate:
É coñecido :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 °C
Preguntado/a :
Forza eléctrica?
Jawab :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
A resposta correcta é E.

2. Un punto cargado q está no punto A no campo eléctrico xerado pola carga (+) de xeito que experimenta unha forza de 0,1 N na dirección cara á carga q. Se a intensidade do campo no punto A é de 0,02 N/C, entón a magnitude e o tipo de carga q son...
A. 5,0 °C, positivo
B. 5,0 °C, negativo
C. 4,0 C, positivo
D. 2,5 °C, negativo
E. 2,5 °C, positivo
Debate:
É coñecido :
F = 0,1 N
E = 0,02 N/C
Preguntado/a :
Cal é a magnitude e a dirección da carga q?
Jawab :
A magnitude da carga q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Tipo de carga q:
A dirección da forza de Coulomb é cara á carga q, polo que a carga q debe ter un valor positivo.