Էլեկտրական դաշտ

Ուսումնասիրեք նաև էլեկտրական դաշտի հարցերի քննարկումը և էլեկտրական դաշտի հարցերի օրինակներ։

Հեռավորության վրա ազդող էլեկտրական ուժի ըմբռնումը հեշտացնելու համար ներկայացվեց դաշտի հասկացությունը։ Էլեկտրական դաշտի հասկացությունը մշակվել է բրիտանացի գիտնական Մայքլ Ֆարադեյի (1791–1867) կողմից։

Հասկանալը

Ենթադրենք, որ ապակե ձողը սկզբում էլեկտրականորեն չեզոք է։ Կտորով շփելուց հետո ապակե ձողը դառնում է էլեկտրական լիցքավորված։ Երբ ապակե ձողը ունի էլեկտրական լիցք , ապակե ձողի շուրջը միաժամանակ առաջանում է դաշտ։ Եթե ապակե ձողը դառնում է չեզոք, դաշտը միաժամանակ անհետանում է տարածությունից։ Այսպիսով, դաշտի գոյությունը անբաժանելի է էլեկտրական լիցքի առկայությունից։ Էլեկտրական դաշտը օդի նման նյութի տեսակ չէ և էլեկտրամագնիսական ալիքների նման ալիքի տեսակ չէ, այլ էլեկտրական լիցքի կողմից առաջացող մի բան է, որը ազդում է էլեկտրական լիցքի շուրջ տարածության վրա, որտեղ դրա ազդեցությունը զգացվում է միայն մյուս էլեկտրական լիցքերի կողմից։

Տարածության մեջ դաշտի գոյությունը ստուգելու համար ենթադրվում է, որ այդ տարածությունում կա փորձնական լիցք ։ Փորձնական լիցքը լիցք է (Q), որն այնքան փոքր է, որ ստեղծում է շատ փոքր դաշտ և, հետևաբար, կարող է անտեսվել։ Սակայն, փորձնական լիցքը կարող է զգալ այլ էլեկտրական լիցքերի կողմից առաջացած դաշտի ազդեցությունը։ Փորձնական լիցքը առկա է միայն էլեկտրական դաշտի գոյությունը ստուգելու համար։ Եթե այն գոյություն ունի, փորձարկային լիցքը կազդի էլեկտրական ուժի տեսքով։ Եվ հակառակը, եթե այն գոյություն չունի, փորձարկային լիցքը չի ազդի էլեկտրական ուժի վրա ։

Նայեք կողքի նկարին։
Նկար 1-ում լիցքը +q է₁ և լիցք +q₂ առաջացնում է էլեկտրական դաշտ շրջակա տարածքում։ Երբ տեղադրվում է +q փորձնական լիցք_o տարածության մի կետում, փորձնական լիցքը +q_o էլեկտրական ուժ զգալով։ F₁ լիցքի +q-ի կողմից ազդող էլեկտրական ուժն է։₁ փորձարկման լիցքի դեպքում +q_o և Ֆ₂ լիցքի +q-ի կողմից ազդող էլեկտրական ուժն է։₂ փորձարկման լիցքի դեպքում +q_oՆկար 2-ում, երբ փորձարկման լիցքը հեռացվում է, դաշտը մնում է և չի անհետանում այդ կետից։ E₁ էլեկտրական լիցքի +q-ի կողմից առաջացած դաշտն է։₁ և Է₂ էլեկտրական լիցքի +q-ի կողմից առաջացած դաշտն է։₂.

Դաշտի ուժգնություն

Էլեկտրական դաշտը վեկտորային մեծություն է, որն ունի և՛ մեծություն, և՛ ուղղություն: Կետում էլեկտրական դաշտի ուժը սահմանվում է որպես էլեկտրական լիցքի կողմից այդ կետում տեղադրված դրական փորձնական լիցքի վրա ազդող էլեկտրական ուժ՝ բաժանած փորձնական լիցքի մեծության վրա:
Տեղեկություն:
E = դաշտի ուժգնություն
F = էլեկտրական ուժ
q = փորձարկման լիցքի մեծությունը
Տեղեկություն:
Q = էլեկտրական լիցք
r = էլեկտրական լիցքի և փորձարկման լիցքի միջև հեռավորությունը
(կարդացե՛ք՝ էպսիլոն զրո) = դատարկ տարածության դիէլեկտրիկ թափանցելիություն = 8,854 x 10^{12 -} C²/Նմ²
k = Կուլոնի հաստատուն = 9 x 10⁹ Nm²/C²

Էլեկտրական ուժի միավորը Նյուտոնն է, իսկ էլեկտրական լիցքի միավորը՝ Կուլոնը, ուստի դաշտի միավորը Նյուտոն/Կուլոն է, կրճատ՝ N/C։

Արահ

 
Նայեք կողքի նկարին
Պադա Նկար 1ա, դրական էլեկտրական լիցքը (+Q) էլեկտրական ուժ է գործադրում դրական փորձնական լիցքի (+q) վրա, որտեղ էլեկտրական ուժի (F) ուղղությունը +Q լիցքից տարբեր է։
Պադա Նկար 1բ, երբ փորձարկման լիցքը հեռացվում է, այդ կետում կա դաշտ (E), որի ուղղությունը Q էլեկտրական լիցքից հեռու է։
Պադա Նկար 2ա, բացասական էլեկտրական լիցքը (-Q) էլեկտրական ուժ է գործադրում դրական փորձնական լիցքի (+q) վրա, որտեղ էլեկտրական ուժի (F) ուղղությունը մոտենում է -Q լիցքին։
Պադա Նկար 2բ, երբ փորձարկման լիցքը հեռացվում է, այդ կետում կա դաշտ (E), որի ուղղությունը մոտ է էլեկտրական լիցքին -Q։
Վերը նշված պատկերի և բացատրության հիման վրա կարելի է եզրակացնել, որ դաշտի ուղղությունը դրական էլեկտրական լիցքից հակառակն է և դեպի բացասական էլեկտրական լիցքը։

Խնդիրների օրինակ

1. A կետը գտնվում է էլեկտրական դաշտում: A կետում էլեկտրական դաշտի ուժը 0,4 N/C է: Եթե A կետում տեղադրվի 0,2 C լիցք ունեցող մարմին, ապա կգործի Կուլոնի ուժը...
Ա. 0,2 Հյուսիս
Բ. 0,4 Հյուսիս
C. 0,6 հյուսիս
Դ. 0,7 Հյուսիս
Արևելք 0,8 Հյուսիս
Քննարկում.
Հայտնի է :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
Հարցրեց :
Էլեկտրական ուժ՞
Ջավաբ :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
Ճիշտ պատասխանը Ե-ն է։

2. Լիցքավորված կետ q գտնվում է (+) լիցքի կողմից առաջացած էլեկտրական դաշտի A կետում, այնպես որ այն q լիցքի ուղղությամբ ենթարկվում է 0,1 Ն ուժի ազդեցությանը։ Եթե A կետում դաշտի ուժգնությունը 0,02 Ն/Կ է, ապա q լիցքի մեծությունը և տեսակը...
Ա. 5,0 C, դրական
Բ. 5,0 C, բացասական
C. 4,0 C, դրական
Դ. 2,5 C, բացասական
E. 2,5 C, դրական
Քննարկում.
Հայտնի է :
F = 0,1 Ն
E = 0,02 N/C
Հարցրեց :
Որքա՞ն է q լիցքի մեծությունը և ուղղությունը։
Ջավաբ :
Լիցքի մեծությունը q՝
F = q E
q = F / E = 0,1 N: 0,02 N / C = 5C
Լիցքի տեսակը q:
Կուլոնի ուժի ուղղությունը դեպի q լիցքն է, ուստի q լիցքը պետք է ունենա դրական արժեք։