Lærðu líka Umræða um spurningar um rafsvið Dan Dæmi um spurningar um rafsvið
Til að auðvelda skilning á rafkrafti sem getur verkað í fjarlægð var hugtakið rafsvið kynnt til sögunnar. Breski vísindamaðurinn Michael Faraday (1791–1867) þróaði hugtakið rafsvið.
Að skilja
Segjum sem svo að glerstöng sé upphaflega rafmagnslega hlutlaus. Eftir að hafa verið nuddað með klút verður glerstöngin rafhlaðin. Þegar glerstöngin hefur... rafhleðsla, á sama tíma myndast svið í kringum glerstöngina. Ef glerstöngin verður hlutlaus hverfur sviðið úr rúminu. Þannig að tilvist sviðs er óaðskiljanleg frá nærveru rafhleðslu. Rafsvið er ekki tegund efnis eins og loft eða tegund bylgju eins og rafsegulbylgjur, heldur eitthvað sem myndast við rafhleðslu og hefur áhrif á rýmið í kringum rafhleðsluna, þar sem áhrif þess finnast aðeins af öðrum rafhleðslum.
Til að prófa hvort reitur sé til staðar í rúmi er gert ráð fyrir að einn sé til staðar. prófunarálag í því rými. Prófunarhleðslan er hleðsla (Q) sem er svo lítil að hún framleiðir mjög lítið svið og því er hægt að hunsa hana. Hins vegar getur prófunarhleðslan fundið fyrir áhrifum sviðsins sem myndast af öðrum rafhleðslum. Prófunarhleðslan er aðeins til staðar til að kanna hvort rafsvið sé til staðar. Ef það er til staðar mun prófunarhleðslan örugglega verða fyrir áhrifum í formi rafkraftur Aftur á móti, ef hún er ekki til staðar, verður prófunarhleðslan ekki upplifuð rafkraftur.
Skoðið myndina hér til hliðar.
Á mynd 1 er hleðslan +q1 og hleðsla +q2 myndar rafsvið í nærliggjandi rými. Þegar prufuhleðsla +q er sett áo á punkti í geimnum, prófunarhleðslan +qo upplifir rafmagn. F1 er rafkrafturinn sem hleðslan +q verkar á1 við prófunarhleðslu +qo og F2 er rafkrafturinn sem hleðslan +q verkar á2 við prófunarhleðslu +qoÁ mynd 2, þegar prófunarhleðslan er fjarlægð, helst sviðið til staðar og hverfur ekki frá þeim punkti. E1 er sviðið sem rafhleðslan +q myndar1 og E2 er sviðið sem rafhleðslan +q myndar2.
Styrkur sviðsins
Rafsvið er vigurstærð sem hefur bæði stærð og stefnu. Styrkur rafsviðsins í punkti er skilgreindur sem rafkrafturinn sem rafhleðsla verkar á jákvæða prófunarhleðslu sem er staðsett á þeim punkti, deilt með stærð prófunarhleðslunnar.
Upplýsingar:
E = sviðsstyrkur
F = rafkraftur
q = stærð prófunarhleðslunnar
Upplýsingar:
Q = rafhleðsla
r = fjarlægð milli rafhleðslu og prófunarhleðslu
(lesist: epsilon núll) = leyfni tómarúms = 8,854 x 10-12 C2/Nm2
k = Coulomb-fasti = 9 x 109 Nm2/C2
Eining rafafls er Newton og eining rafhleðslu er Coulomb, þannig að eining rafsviðs er Newton/Coulomb, skammstafað N/C.
Arah
Skoðið myndina hér til hliðar
Á Mynd 1a, jákvæð rafhleðsla (+Q) verkar rafkraft á jákvæða prófunarhleðslu (+q), þar sem stefna rafkraftsins (F) er frá +Q hleðslunni.
Á Mynd 1b, þegar prófunarhleðslan er fjarlægð, þá er á þeim punkti svið (E) sem stefnir frá rafhleðslunni Q.
Á Mynd 2a, neikvæð rafhleðsla (-Q) verkar rafkraft á jákvæða prófunarhleðslu (+q), þar sem stefna rafkraftsins (F) nálgast -Q hleðsluna.
Á Mynd 2b, þegar prófunarhleðslan er fjarlægð, þá er á þeim punkti svið (E) sem hefur stefna sem er nálægt rafhleðslunni -Q.
Byggt á myndinni og útskýringunni hér að ofan má álykta að stefna sviðsins sé frá jákvæðu rafhleðslunni og í átt að neikvæðu rafhleðslunni.
Dæmi um vandamál
1. Punktur A er staðsettur í rafsviði. Styrkur rafsviðsins í punkti A er 0,4 N/C. Ef hlutur með hleðsluna 0,2 C er settur í punkt A, þá myndast Coulomb-kraftur upp á...
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
A. 0,8 N
Umræða:
Það er vitað :
E = 0,4 N/C
q = 0,2°C
Spurði :
Rafmagnskraftur?
Jawab :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
Rétta svarið er E.
2. Hleðinn punktur q er í punktinum A í rafsviðinu sem hleðslan (+) myndar þannig að hún verður fyrir 0,1 N krafti í átt að hleðslunni q. Ef sviðsstyrkurinn í punktinum A er 0,02 N/C, þá eru stærð og gerð hleðslunnar q...
A. 5,0°C, jákvætt
B. 5,0°C, neikvætt
C. 4,0 C, jákvætt
D. 2,5°C, neikvætt
E. 2,5°C, jákvætt
Umræða:
Það er vitað :
F = 0,1 N
E = 0,02 N/C
Spurði :
Hver er stærð og stefna hleðslunnar q?
Jawab :
Stærð hleðslunnar q:
F = q E
q = F/E = 0,1 N: 0,02 N/C = 5C
Tegund hleðslu q:
Stefna Coulomb-kraftsins er í átt að hleðslunni q, þannig að hleðslan q verður að hafa jákvætt gildi.
