Էլեկտրական դաշտ

Հոդված էլեկտրական դաշտի մասին

Էլեկտրական լիցքի թեմայի վերաբերյալ պարզվեց, որ նման լիցքերը վանում են միմյանց, մինչդեռ տարբեր լիցքերը ձգում են միմյանց։ Եթե դրական լիցքավորված մարմինը մոտեցվում է բացասական լիցքավորված մարմնին, երկու մարմինները ձգվում են միմյանց, որպեսզի շարժվեն դեպի միմյանց։ Եվ հակառակը, եթե դրական լիցքավորված մարմինը մոտեցվում է դրական լիցքավորված մարմնին, ապա երկու մարմինները վանում են միմյանց, որպեսզի հեռանան միմյանցից։ Ինչպես ուսումնասիրվել է Կուլոնի օրենքի թեմայի շուրջ, էլեկտրական լիցքավորված մարմինները կարող են արագացնել այլ էլեկտրական լիցքավորված մարմիններ, քանի որ այդ էլեկտրական լիցքավորված մարմինների միջև գործում է էլեկտրական ուժ։ Էլեկտրական լիցքավորված մարմնի կողմից այլ էլեկտրական լիցքավորված մարմինների վրա ազդող էլեկտրական ուժը ուժի օրինակ է, որը կարող է գործել առանց շփման։ Ուժի մեկ այլ օրինակ, որը կարող է գործել հեռավորության վրա, ձգողականության ուժն է ։ Ձգողականության ուժը զանգվածային մարմինն ազդում է այլ զանգվածային մարմինների վրա։

Շփման ուժը , հրման ուժը, նորմալ ուժը հեշտ հասկանալի ուժերի օրինակներ են, քանի որ այդ ուժերը գործում են շփման ժամանակ: Ընդհակառակը, էլեկտրական ուժը դժվար հասկանալի ուժի օրինակ է, քանի որ այս ուժը կարող է գործել որոշակի հեռավորությունից՝ առանց շփման: Որոշակի հեռավորությունից ազդող էլեկտրական ուժը հասկանալու համար ի հայտ է գալիս էլեկտրական դաշտի հասկացությունը: Էլեկտրական դաշտի հասկացությունը մշակվել է բրիտանացի գիտնական Մայքլ Ֆարադեյի (1791-1867) կողմից:

Էլեկտրական դաշտի սահմանումը (E)

Ենթադրենք, որ ապակին սկզբում էլեկտրականորեն չեզոք էր։ Կտորով շփելուց հետո ապակե ձողը դառնում է էլեկտրական լիցքավորված։ Երբ ապակե ձողը դառնում է էլեկտրական լիցքավորված, միևնույն ժամանակ ապակու շուրջ առաջանում է էլեկտրական դաշտ։ Եթե ապակին դառնում է չեզոք, միևնույն ժամանակ էլեկտրական դաշտը անհետանում է։ Այսպիսով, E-ի գոյությունը չի կարող առանձնացվել էլեկտրական լիցքի առկայությունից։ E-ն օդի նման նյութ չէ և ալիքի տեսակ չէ, ինչպես էլեկտրամագնիսական ալիքները։ E-ն էլեկտրական լիցքի հետևանքով առաջացած բան է և ազդում է էլեկտրական լիցքի շուրջը գտնվող տարածության վրա, որտեղ մյուս էլեկտրական լիցքերը զգում են միայն E-ի ազդեցությունը։

Սենյակում E թվի առկայությունը ստուգելու համար ենթադրվում է, որ այդ տարածքում կա փորձնական լիցք։ Փորձնական լիցքը նվազագույն լիցք է (Q) , ուստի լիցքը ստեղծում է փոքր էլեկտրական դաշտ, ուստի այն կարելի է անտեսել։ Սակայն, փորձնական լիցքը կարող է զգալ այլ էլեկտրական լիցքերի կողմից առաջացած էլեկտրական դաշտի ազդեցությունը։ Փորձնական լիցքը ներկայացվում է միայն E-ի առկայությունը պարզելու համար։ Եթե տարածքում կա E,

Փորձարկման լիցքը պետք է զգա էլեկտրական ուժը, մինչդեռ եթե E չկա, փորձարկման լիցքը չի զգա էլեկտրական ուժը։

Նայեք կողքի նկարին։

_{Նկար 1-ում + q1} լիցքը և + _q2 լիցքը շրջակա տարածությունում առաջացնում են E: Երբ փորձարկման լիցքը +qo- _ն տեղադրվում է տարածության որևէ կետում, փորձարկման լիցքը +qo-ն ենթարկվում է էլեկտրական ուժի: F1- _{ը + q1 լիցքի կողմից} փորձարկման լիցքի +qo- _ի վրա ազդող էլեկտրական ուժն է , իսկ F2- _{ը + q2} լիցքի կողմից փորձարկման լիցքի +qo-ի վրա _{ազդող էլեկտրական} ուժն է : Նկար 2-ում, երբ փորձարկման լիցքը հեռացվում է, E-ն մնում է և չի անհետանում այդ կետից: E1- _{ը + q1} էլեկտրական լիցքի կողմից առաջացած էլեկտրական դաշտ է , իսկ E2- _{ը + q2} էլեկտրական լիցքի կողմից առաջացած E-ն է :

Էլեկտրական դաշտի մեծությունը

E-ն վեկտորային մեծություն է, որտեղ էլեկտրական դաշտն ունի մեծություն և ուղղություն: E-ի մեծությունը սովորաբար անվանում են E ուժ: E-ի ուժը որևէ կետում սահմանվում է որպես էլեկտրական լիցքի կողմից այդ կետում տեղադրված դրական փորձնական լիցքի վրա ազդող էլեկտրականության ուժը՝ բաժանած փորձնական լիցքի չափի վրա:

E = էլեկտրական դաշտի ուժգնություն

F = էլեկտրական ուժ

q = փորձարկման լիցք

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

Էլեկտրական դաշտի ուղղությունը

Նկար 1ա-ում դրական էլեկտրական լիցքը (+Q) էլեկտրական ուժ է գործադրում դրական փորձարկման լիցքի (+q) վրա, որտեղ էլեկտրական ուժի (F) ուղղությունը +Q լիցքից տարբեր է։

Նկար 1բ-ում, երբ փորձարկման լիցքը հեռացվում է, այս կետում կա էլեկտրական դաշտ (E), որի ուղղությունը Q էլեկտրական լիցքից հեռու է։

Նկար 2ա-ում բացասական էլեկտրական լիցքը (-Q) էլեկտրական ուժ է գործադրում դրական փորձարկման լիցքում (+q), որտեղ էլեկտրական ուժի (F) ուղղությունը մոտենում է -Q լիցքին։

Նկար 2բ-ում, երբ փորձարկման լիցքը հեռացվում է, այս կետում կա էլեկտրական դաշտ (E), որի ուղղությունը մոտ է էլեկտրական լիցքին -Q:

Վերը նշված նկարի և բացատրության հիման վրա կարելի է եզրակացնել, որ էլեկտրական դաշտի ուղղությունը դրական էլեկտրական լիցքից հեռու է և բացասական էլեկտրական լիցքին մոտենում։

Էլեկտրական դաշտի գծեր

E-ն առաջանում է էլեկտրական լիցքից և ազդում է էլեկտրական լիցքի շուրջը գտնվող տարածության վրա, որտեղ E-ի ազդեցությունը զգում են միայն մյուս էլեկտրական լիցքերը։ Երբ էլեկտրական լիցքից առաջացած E-ում կա մեկ այլ էլեկտրական լիցք, մեկ այլ էլեկտրական լիցք զգում է էլեկտրական ուժի ազդեցությունը։

Վերը նշված էլեկտրական դաշտի հասկացումը, ինչպես նկարագրված է E-ի մասին հոդվածում, կարող է իրականացվել մտքով, բայց կարող է միայն պատկերացվել մտքում: E-ն պատկերացնելու համար ներկայացված են էլեկտրական դաշտի գծեր: Էլեկտրական դաշտի գծերը էլեկտրական լիցքի շուրջ գծված գծերի ամբողջություն են՝ էլեկտրական դաշտի գոյությունը ցույց տալու համար: Քանի որ այն նպատակ ունի ցույց տալ E-ի առկայությունը, այդ գծերի միջև կապ կա E-ի հետ: Այլ կերպ ասած, E-ի մեծությունը և ուղղությունը կարելի է բացատրել էլեկտրական դաշտի գծեր գծելով:

Հետևյալը էլեկտրական դաշտի ուղղության և ուժի միջև եղած կապն է էլեկտրական դաշտի գծերով.

Նախ, E-ի ուղղությունը հեռանում է դրական լիցքից և մոտենում է բացասական լիցքին։ Այսպիսով, էլեկտրական դաշտի գծերի ուղղությունը նույնպես հեռանում է դրական լիցքից և մոտենում է բացասական լիցքին։

Եթե ​​դրական լիցքը հարակից է բացասական լիցքին, էլեկտրական դաշտի գծերը տարվում են դրական լիցքից դեպի բացասական լիցքը։ Եվ հակառակը, եթե դրական լիցքը հարակից է դրական լիցքին, էլեկտրական դաշտի գծերը տարվում են յուրաքանչյուր դրական լիցքից դուրս և միմյանցից հեռացվում։

Երկրորդ, էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը ներկայացված է էլեկտրական դաշտի գծերի միջև հեռավորությամբ։ Որքան մոտ է էլեկտրական դաշտի գծերի միջև հեռավորությունը, այնքան բարձր է էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը, և որքան մեծ է էլեկտրական դաշտի գծերի միջև հեռավորությունը, այնքան փոքր է էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը։

Ինչո՞ւ է, որքան մոտ է գծերի միջև հեռավորությունը, այնքան մեծ է էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը։ Սա հասկանալու համար ուշադրություն դարձրեք հետևյալ բացատրությանը։ Ենթադրենք, որ գնդի կենտրոնում կա դրական լիցք, և էլեկտրական դաշտի գծերը տարածվում են տարբեր ուղղություններով գնդի մակերեսով։ Եթե էլեկտրական դաշտի գծերի քանակը N է, իսկ գնդի մակերեսը՝ 4πr2 ^, ապա մակերեսի միավորի գծերի քանակը կամ գծերի խտությունը N / 4πr2 է ^։ Այս բանաձևի հիման վրա, նույն N-ի դեպքում, եթե r-ը փոքրանում է, գծերի միջև հեռավորությունը մոտենում է, իսկ եթե r-ը մեծանում է, գծերի միջև հեռավորությունը հեռանում է։

Էլեկտրական դաշտի ուժի E = kq / r2 բանաձևը ^{նույնպես} ցույց է տալիս, որ էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը հակադարձ համեմատական ​​է հեռավորության քառակուսուն։ Եթե r-ը փոքր է, ապա էլեկտրական դաշտի ուժգնությունն ավելի ցայտուն է դառնում, իսկ եթե r-ն ավելի ցայտուն է դառնում, ապա էլեկտրական դաշտի ուժգնությունն ավելի փոքր է դառնում։

Վերոնշյալի հիման վրա կարելի է եզրակացնել, որ եթե r-ը փոքրանում է (մոտենում է լիցքին), էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը մեծանում է, և գծերի միջև հեռավորությունը նույնպես մոտենում է։ Եվ հակառակը, եթե r-ը ավելի ակնառու է դառնում (որքան հեռու է լիցքից), էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը փոքրանում է, և գծերի միջև հեռավորությունը նույնպես հեռանում է։

Երրորդ, E գծերի քանակը համեմատական ​​է էլեկտրական դաշտի ուժգնությանը։ Որքան շատ էլեկտրական դաշտի գծեր, այնքան բարձր է էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը։ Որքան քիչ էլեկտրական դաշտի գծեր, այնքան փոքր է էլեկտրական դաշտի ուժգնությունը։