Atik sou chan elektrik la
Sou sijè chaj elektrik la, yo te aprann ke chaj ki sanble repouse youn lòt, alòske chaj ki diferan atire youn lòt. Si yo pwoche yon objè ki chaje pozitivman toupre yon objè ki chaje negatif, de objè yo rale youn lòt pou yo deplase youn anvè lòt. Okontrè, si yo pwoche yon objè ki chaje pozitivman toupre yon objè ki chaje pozitivman, alò de objè yo repouse youn lòt pou yo deplase youn lwen lòt. Jan yo te etidye sou sijè lalwa Coulomb la, objè ki chaje elektrik ka akselere lòt objè ki chaje elektrik paske gen yon fòs elektrik k ap aji ant objè ki chaje elektrik sa yo. Fòs elektrik yon objè ki chaje elektrik egzèse sou lòt objè ki chaje elektrik se yon egzanp yon fòs ki ka aji san kontak. Yon lòt egzanp fòs ki ka aji a distans se fòs gravitasyon an . Yon objè ki gen mas egzèse fòs gravitasyonèl la sou lòt objè ki gen mas.
Fòs friksyon , fòs pouse, fòs nòmal se egzanp fòs ki fasil pou konprann paske fòs sa yo travay lè kontak fèt. Okontrè, fòs elektrik la se yon egzanp yon fòs ki difisil pou konprann paske fòs sa a ka travay a yon sèten distans san touche. Pou konprann fòs elektrik ki ka aji a yon sèten distans, konsèp chan elektrik la parèt. Syantis britanik Michael Faraday (1791-1867) te devlope konsèp chan elektrik la.
Definisyon chan elektrik la (E)
Ann sipoze yon vè te okòmansman net elektrikman. Apre yo fin fwote l ak yon twal, baton vè a vin chaje elektrikman. Lè baton vè a vin chaje elektrikman, an menm tan, yon chan elektrik parèt toutotou vè a. Si vè a vin net, an menm tan chan elektrik la disparèt. Kidonk, egzistans yon E pa ka separe de prezans yon chaj elektrik. E a pa yon kalite sibstans tankou lè epi li pa yon kalite vag, tankou vag elektwomayetik yo. Yon E se yon bagay ki koze pa yon chaj elektrik epi ki afekte espas ki antoure yon chaj elektrik, kote lòt chaj elektrik yo sèlman santi enfliyans yon E.
Pou teste si gen yon E nan yon chanm, yo sipoze ke gen yon chaj tès nan espas sa a. Chaj tès la se yon chaj minimòm (Q) pou chaj la pwodui yon chan elektrik ki piti anpil, kidonk yo ka inyore li. Sepandan, chaj tès la ka santi enfliyans chan elektrik ki pwodui pa lòt chaj elektrik yo. Yo prezante chaj tès la sèlman pou envestige si gen yon E. Si gen yon E nan espas la,
Chaj tès la dwe sibi fòs elektrik la, alòske si pa gen E, chaj tès la pa sibi fòs elektrik la.
Gade figi ki sou bò a.
Nan figi 1, chaj +q1 la ak chaj +q2 la pwodui yon E nan espas ki antoure a. Lè yo mete chaj tès +q0 la nan yon pwen nan espas la, chaj tès +q0 la sibi fòs elektrik la. F1 se fòs elektrik chaj + q1 la egzèse sou chaj tès +q0 la , epi F2 se fòs elektrik chaj + q2 la egzèse sou chaj tès +q0 la . Nan Figi 2, lè yo retire chaj tès la, E a rete epi li pa disparèt nan pwen sa a. E1 se yon chan elektrik ki pwodui pa yon chaj elektrik +q1 , epi E2 se yon E ki pwodui pa yon chaj elektrik + q2.
Magnitud chan elektrik la
E a se yon kantite vektè, kote chan elektrik la gen yon mayitid ak yon direksyon. Mayitid yon E anjeneral refere yo kòm yon fòs E. Fòs E a nan yon pwen defini kòm fòs elektrisite yon chaj elektrik egzèse sou yon chaj tès pozitif ki plase nan pwen sa a, divize pa gwosè chaj tès la.
E = fòs chan elektrik
F = fòs elektrik
q = chaj tès
Inite fòs elektrik la se Newton, epi inite chaj elektrik la se Coulomb, kidonk inite E a se Newton / Coulomb, abreje kòm N/C.
Direksyon chan elektrik la
Nan Figi 1a, yon chaj elektrik pozitif (+Q) egzèse fòs elektrik la sou chaj tès pozitif la (+q), kote direksyon fòs elektrik la (F) se lwen chaj +Q a.
Nan Figi 1b, lè yo retire chaj tès la, nan pwen sa a gen yon chan elektrik (E) ki gen direksyon opoze ak chaj elektrik Q la.
Nan Figi 2a, yon chaj elektrik negatif (-Q) egzèse fòs elektrik la nan yon chaj tès pozitif (+q), kote direksyon fòs elektrik la (F) apwoche chaj -Q a.
Nan Figi 2b a, lè yo retire chaj tès la, nan pwen sa a gen yon chan elektrik (E) ki gen yon direksyon ki pre chaj elektrik -Q a.
Baze sou figi a ak eksplikasyon ki anwo a, nou ka konkli ke direksyon chan elektrik la lwen chaj elektrik pozitif la epi li apwoche chaj elektrik negatif la.
Liy jaden elektrik
E a pwodui pa yon chaj elektrik epi li afekte espas ki antoure chaj elektrik la, kote se sèlman lòt chaj elektrik yo ki santi enfliyans E a. Lè yon lòt chaj elektrik nan E ki pwodui pa yon chaj elektrik, yon lòt chaj elektrik detekte enfliyans yon fòs elektrik.
Konprann chan elektrik ki anwo a, jan sa dekri nan atik sou E a, ka reyalize ak lespri a men li ka sèlman imajine nan lespri. Pou vizyalize yon E, yo prezante liy chan elektrik. Liy chan elektrik yo se yon seri liy trase otou yon chaj elektrik pou endike egzistans yon chan elektrik. Paske li gen pou objektif montre prezans yon E, gen yon koneksyon ant liy sa yo ak yon E. Nan lòt mo, mayitid ak direksyon E a ka eksplike lè w trase liy chan elektrik.
Men relasyon ki genyen ant direksyon ak fòs chan elektrik la avèk liy chan elektrik yo:
Premyèman, direksyon E a deplase lwen chaj pozitif la epi li pwoche chaj negatif la. Kidonk, direksyon liy chan elektrik yo tou lwen chaj pozitif la epi li pwoche chaj negatif la.
Si chaj pozitif la adjasan ak chaj negatif la, liy chan elektrik yo soti nan chaj pozitif la pou ale nan chaj negatif la. Okontrè, si yon chaj pozitif adjasan ak yon chaj pozitif, liy chan elektrik yo soti nan chak chaj pozitif epi yo lwen youn ak lòt.
Dezyèmman, fòs chan elektrik la reprezante pa distans ki genyen ant liy chan elektrik yo. Plis distans ki genyen ant liy chan elektrik yo pre, se plis fòs chan elektrik la wo, epi plis distans ki genyen ant liy chan elektrik yo lwen, se mwens fòs chan elektrik la.
Poukisa, plis distans ki genyen ant liy yo pre, se plis fòs chan elektrik la ap wo? Pou konprann sa, gade eksplikasyon sa a. Sipoze yon chaj pozitif nan sant esfè a epi liy chan elektrik yo gaye nan divès direksyon sou sifas esfè a. Si kantite liy chan elektrik yo se N epi sifas esfè a se 4πr2 , alò kantite liy pa inite sifas oswa dansite liy yo se N / 4πr2 . Baze sou fòmil sa a, pou menm N nan, si r vin pi piti, distans ki genyen ant liy yo ap vin pi pre epi si r vin pi enpòtan distans ki genyen ant liy yo ap vin pi lwen.
Fòmil fòs chan elektrik la E = kq / r2 montre tou ke fòs chan elektrik la enversman pwopòsyonèl ak kare distans lan. Si r pi piti, Lè sa a, fòs chan elektrik la vin pi enpòtan, epi si r vin pi enpòtan, Lè sa a, fòs chan elektrik la vin pi piti.
Baze sou revizyon ki anwo a, nou ka konkli ke si r ap vin pi piti (plis li vin pi pre chaj la), fòs chan elektrik la ap vin pi gwo epi distans ki genyen ant liy yo ap vin pi pre tou. Okontrè, si r vin pi enpòtan (plis li lwen chaj la), fòs chan elektrik la ap vin pi piti epi distans ki genyen ant liy yo ap vin pi lwen tou.
Twazyèmman, kantite liy E yo pwopòsyonèl ak fòs chan elektrik la. Plis liy chan elektrik yo genyen, se plis fòs chan elektrik la wo. Mwens liy chan elektrik yo genyen, se mwens fòs chan elektrik la genyen.
