Studia anche la discussione sulle questioni relative al campo elettrico e gli esempi di tali questioni.
Per facilitare la comprensione della forza elettrica che può agire a distanza, è stato introdotto il concetto di campo. Il concetto di campo elettrico è stato sviluppato dallo scienziato britannico Michael Faraday (1791–1867).
Pengertiano
Supponiamo che una bacchetta di vetro sia inizialmente elettricamente neutra. Dopo essere stata strofinata con un panno, la bacchetta di vetro si carica elettricamente. Quando la bacchetta di vetro è carica elettricamente , si genera simultaneamente un campo attorno ad essa. Se la bacchetta di vetro torna neutra, il campo scompare simultaneamente dallo spazio. Pertanto, l'esistenza del campo è inseparabile dalla presenza di carica elettrica. Un campo elettrico non è una sostanza come l'aria né un'onda come le onde elettromagnetiche, ma è qualcosa che viene generato da una carica elettrica e influenza lo spazio circostante, dove la sua influenza viene percepita solo da altre cariche elettriche.
Per verificare l'esistenza di un campo elettrico in uno spazio, si assume la presenza di una carica di prova in tale spazio. La carica di prova (Q) è talmente piccola da generare un campo molto debole e può quindi essere trascurata. Tuttavia, la carica di prova può risentire dell'influenza del campo generato da altre cariche elettriche. La carica di prova serve unicamente a verificare l'esistenza di un campo elettrico. Se presente, la carica di prova subirà un'influenza sotto forma di forza elettrica. Al contrario, in assenza di campo, la carica di prova non subirà alcuna forza elettrica.
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Nella figura 1, la carica +q1 e carica +q2 produce un campo elettrico nello spazio circostante. Quando viene posizionata una carica di prova +qo in un punto dello spazio, la carica di prova +qo sperimentando una forza elettrica. F1 è la forza elettrica esercitata dalla carica +q1 alla carica di prova +qo e F2 è la forza elettrica esercitata dalla carica +q2 alla carica di prova +qoNella figura 2, quando la carica di prova viene rimossa, il campo rimane e non scompare da quel punto. E1 è il campo prodotto da una carica elettrica +q1 e E2 è il campo prodotto da una carica elettrica +q2.
Forza di campo
Il campo elettrico è una grandezza vettoriale, dotata sia di modulo che di direzione. L'intensità del campo elettrico in un punto è definita come la forza elettrica esercitata da una carica elettrica su una carica di prova positiva posta in quel punto, divisa per il modulo della carica di prova.
Informazione :
E = intensità del campo
F = forza elettrica
q = entità della carica di prova
Informazione :
Q = carica elettrica
r = distanza tra la carica elettrica e la carica di prova
(leggere: epsilon zero) = permittività dello spazio vuoto = 8,854 x 10 all'12 ottobre C2/Nm2
k = costante di Coulomb = 9 x 109 nm2/C2
L'unità di misura della forza elettrica è il Newton e l'unità di misura della carica elettrica è il Coulomb, quindi l'unità di misura del campo è Newton/Coulomb, abbreviato in N/C.
Ara
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su Figura 1a, una carica elettrica positiva (+Q) esercita una forza elettrica su una carica di prova positiva (+q), dove la direzione della forza elettrica (F) è opposta alla carica +Q.
su Figura 1bQuando la carica di prova viene rimossa, in quel punto si genera un campo (E) la cui direzione è opposta a quella della carica elettrica Q.
su Figura 2a, una carica elettrica negativa (-Q) esercita una forza elettrica su una carica di prova positiva (+q), dove la direzione della forza elettrica (F) si avvicina alla carica -Q.
su Figura 2bQuando la carica di prova viene rimossa, in quel punto si genera un campo (E) la cui direzione è prossima a quella della carica elettrica -Q.
In base all'immagine e alla spiegazione di cui sopra, si può concludere che la direzione del campo è in allontanamento dalla carica elettrica positiva e in direzione della carica elettrica negativa.
Esempio di soal
1. Il punto A si trova in un campo elettrico. L'intensità del campo elettrico nel punto A è di 0,4 N/C. Se un oggetto con una carica di 0,2 C viene posto nel punto A, si genera una forza di Coulomb pari a...
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
E. 0,8 N
Discussione:
È conosciuto :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
Chiesto :
Forza elettrica?
Jawab :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
La risposta corretta è E.
2. Un punto carico q La carica q si trova nel punto A all'interno del campo elettrico generato dalla carica (+) e subisce quindi una forza di 0,1 N nella direzione della carica q. Se l'intensità del campo nel punto A è di 0,02 N/C, allora l'intensità e il tipo di carica q sono...
A. 5,0 C, positivo
B. 5,0 C, negativo
C. 4,0 C, positivo
D. 2,5 C, negativo
E. 2,5 C, positivo
Discussione:
È conosciuto :
F = 0,1 N
E = 0,02 N/C
Chiesto :
Qual è l'intensità e la direzione della carica q?
Jawab :
L'entità della carica q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Tipo di carica q:
La direzione della forza di Coulomb è verso la carica q, quindi la carica q deve avere un valore positivo.
