Chan elektrik

Etidye tou diskisyon sou kesyon ki gen rapò ak chan elektrik la ak egzanp sou kesyon ki gen rapò ak chan elektrik la.

Pou fasilite konpreyansyon sou fòs elektrik ki ka aji a distans, yo te entwodui konsèp chan elektrik la. Syantis britanik Michael Faraday (1791–1867) te devlope konsèp chan elektrik la.

Definisyon

Ann sipoze yon baton vè okòmansman net elektrikman. Apre yo fin fwote l ak yon twal, baton vè a vin chaje elektrikman. Lè baton vè a gen yon chaj elektrik , yon chan elektrik parèt an menm tan toutotou baton vè a. Si baton vè a vin net, chan elektrik la disparèt an menm tan nan espas la. Kidonk egzistans chan elektrik la pa ka separe de prezans chaj elektrik. Yon chan elektrik se pa yon kalite sibstans tankou lè epi li pa yon kalite vag tankou vag elektwomayetik, men se yon bagay ki pwodui pa yon chaj elektrik epi ki afekte espas ki ozalantou chaj elektrik la, kote enfliyans li sèlman santi pa lòt chaj elektrik yo.

Pou teste si yon chan elektrik egziste nan yon espas, yo sipoze ke gen yon chaj tès nan espas sa a. Chaj tès la se yon chaj (Q) ki tèlman piti ke li pwodui yon chan elektrik ki piti anpil e pakonsekan yo ka inyore li. Sepandan, chaj tès la ka santi enfliyans chan elektrik lòt chaj elektrik yo pwodui a. Chaj tès la prezan sèlman pou envestige si yon chan elektrik egziste. Si gen youn, chaj tès la ap sibi yon enfliyans sou fòm yon fòs elektrik. Okontrè, si pa genyen, chaj tès la p ap sibi okenn fòs elektrik.

Gade foto ki sou bò a.
Nan figi 1, chaj la +q₁ ak chaj +q₂ pwodui yon chan elektrik nan espas ki antoure a. Lè yo mete yon chaj tès +q_o nan yon pwen nan espas, chaj tès la +q_o ap fè eksperyans fòs elektrik. F₁ se fòs elektrik chaj +q la egzèse a₁ nan chaj tès +q_o ak F₂ se fòs elektrik chaj +q la egzèse a₂ nan chaj tès +q_oNan figi 2 a, lè yo retire chaj tès la, chan mayetik la rete la epi li pa disparèt apati pwen sa a.₁ se chan mayetik ki pwodui pa yon chaj elektrik +q₁ ak E₂ se chan mayetik ki pwodui pa yon chaj elektrik +q₂.

Fòs chan an

Yon chan elektrik se yon kantite vektè, ki gen tou de mayitid ak direksyon. Fòs chan elektrik la nan yon pwen defini kòm fòs elektrik yon chaj elektrik egzèse sou yon chaj tès pozitif ki plase nan pwen sa a, divize pa mayitid chaj tès la.
Enfòmasyon:
E = fòs chan mayetik
F = fòs elektrik
q = mayitid chaj tès la
Enfòmasyon:
Q = chaj elektrik
r = distans ant chaj elektrik la ak chaj tès la
(li: epsilon zewo) = pèmitivite espas vid = 8,854 x 10^-12 C²/Nm²
k = Konstan Koulomb = 9 x 10⁹ Nm²/C²

Inite fòs elektrik la se Newton epi inite chaj elektrik la se Coulomb, kidonk inite chan mayetik la se Newton/Coulomb, abreje N/C.

Ara

 
Gade foto a sou bò a
Sou Figi 1a, yon chaj elektrik pozitif (+Q) egzèse yon fòs elektrik sou yon chaj tès pozitif (+q), kote direksyon fòs elektrik la (F) se lwen chaj +Q a.
Sou Figi 1b, lè yo retire chaj tès la, nan pwen sa a gen yon chan mayetik (E) ki gen yon direksyon ki lwen chaj elektrik Q la.
Sou Figi 2a, yon chaj elektrik negatif (-Q) egzèse yon fòs elektrik sou yon chaj tès pozitif (+q), kote direksyon fòs elektrik la (F) apwoche chaj -Q a.
Sou Figi 2b, lè yo retire chaj tès la, nan pwen sa a gen yon chan mayetik (E) ki gen direksyon toupre chaj elektrik -Q la.
Baze sou imaj ak eksplikasyon ki anwo a, nou ka konkli ke direksyon chan elektrik la se lwen chaj elektrik pozitif la epi li ale nan direksyon chaj elektrik negatif la.

Egzanp pwoblèm

1. Pwen A sitiye nan yon chan elektrik. Fòs chan elektrik la nan pwen A se 0,4 N/C. Si yo mete yon objè ki gen yon chaj 0,2 C nan pwen A, yon fòs Coulomb...
A. 0,2 Nò
B. 0,4 N
Apeprè 0,6 N
D. 0,7 N
Lès 0,8 Nò
Diskisyon:
Li konnen :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
Mande :
Fòs elektrik?
Jawab :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
Repons ki kòrèk la se E.

2. Yon pwen chaje q nan pwen A nan chan elektrik chaj la (+) pwodui a, sa fè li sibi yon fòs 0,1 N nan direksyon chaj q la. Si fòs chan elektrik la nan pwen A a se 0,02 N/C, alò mayitid ak kalite chaj q la se...
A. 5,0 C, pozitif
B. 5,0 C, negatif
C. 4,0 C, pozitif
D. 2,5 C, negatif
E. 2,5 C, pozitif
Diskisyon:
Li konnen :
F = 0,1N
E = 0,02 N/C
Mande :
Ki mayitid ak direksyon chaj q a?
Jawab :
Magnitud chaj q la:
F = q E
q = F / E = 0,1 N: 0,02 N/C = 5C
Kalite chaj q:
Direksyon fòs Coulomb la se nan direksyon chaj q a, kidonk chaj q a dwe gen yon valè pozitif.