ელექტრული ველი

ასევე შეისწავლეთ ელექტრული ველის შესახებ კითხვების განხილვა და ელექტრული ველის შესახებ კითხვების მაგალითები.

მანძილზე მოქმედი ელექტრული ძალის გაგების გასაადვილებლად, შემოღებულ იქნა ველის კონცეფცია. ელექტრული ველის კონცეფცია შეიმუშავა ბრიტანელმა მეცნიერმა მაიკლ ფარადეიმ (1791–1867).

გაგება

დავუშვათ, რომ შუშის ღერო თავდაპირველად ელექტრულად ნეიტრალურია. ქსოვილით გახეხვის შემდეგ, შუშის ღერო ელექტრულად დამუხტვადი ხდება. როდესაც შუშის ღეროს ელექტრული მუხტი აქვს , მის გარშემო ერთდროულად ჩნდება ველი. თუ შუშის ღერო ნეიტრალური ხდება, ველი ერთდროულად ქრება სივრციდან. ამგვარად, ველის არსებობა განუყოფელია ელექტრული მუხტის არსებობისგან. ელექტრული ველი არ არის ისეთი ნივთიერება, როგორიცაა ჰაერი და არც ისეთი ტალღა, როგორიცაა ელექტრომაგნიტური ტალღები, არამედ არის ის, რაც წარმოიქმნება ელექტრული მუხტით და გავლენას ახდენს ელექტრული მუხტის გარშემო არსებულ სივრცეზე, სადაც მის გავლენას მხოლოდ სხვა ელექტრული მუხტები გრძნობენ.

სივრცეში ველის არსებობის შესამოწმებლად, ვივარაუდებთ, რომ ამ სივრცეში არის სატესტო მუხტი . სატესტო მუხტი არის მუხტი (Q), რომელიც იმდენად მცირეა, რომ ძალიან მცირე ველს წარმოქმნის და შესაბამისად, მისი იგნორირება შესაძლებელია. თუმცა, სატესტო მუხტს შეუძლია იგრძნოს სხვა ელექტრული მუხტების მიერ წარმოქმნილი ველის გავლენა. სატესტო მუხტი არსებობს მხოლოდ ელექტრული ველის არსებობის შესასწავლად. თუ ის არსებობს, სატესტო მუხტი განიცდის გავლენას ელექტრული ძალის სახით. პირიქით, თუ ის არ არსებობს, სატესტო მუხტი არ განიცდის ელექტრულ ძალას.

გვერდზე სურათს შეხედეთ.
ნახაზ 1-ში, მუხტი +q₁ და დამუხტვა +q₂ ქმნის ელექტრულ ველს მიმდებარე სივრცეში. როდესაც საცდელი მუხტი +q მოთავსებულია_o სივრცის წერტილში, საცდელი მუხტი +q_o ელექტრული ძალის განცდა. F₁ არის ელექტრული ძალა, რომელსაც მუხტი +q ახდენს₁ სატესტო მუხტის +q დროს_o და ფ₂ არის ელექტრული ძალა, რომელსაც მუხტი +q ახდენს₂ სატესტო მუხტის +q დროს_oნახაზ 2-ში, როდესაც სატესტო მუხტი მოიხსნება, ველი რჩება და არ ქრება ამ წერტილიდან. E₁ არის ელექტრული მუხტის +q მიერ წარმოქმნილი ველი?₁ და ე₂ არის ელექტრული მუხტის +q მიერ წარმოქმნილი ველი?₂.

ველის სიძლიერე

ელექტრული ველი არის ვექტორული სიდიდე, რომელსაც აქვს როგორც სიდიდე, ასევე მიმართულება. წერტილში ელექტრული ველის სიძლიერე განისაზღვრება, როგორც ელექტრული ძალა, რომელსაც ელექტრული მუხტი ახდენს ამ წერტილში განთავსებულ დადებით საცდელ მუხტზე, გაყოფილი საცდელი მუხტის სიდიდეზე.
ინფორმაცია:
E = ველის სიძლიერე
F = ელექტრული ძალა
q = საცდელი მუხტის სიდიდე
ინფორმაცია:
Q = ელექტრული მუხტი
r = ელექტრულ მუხტსა და სატესტო მუხტს შორის მანძილი
(წაიკითხეთ: ეპსილონი ნული) = ცარიელი სივრცის დიელექტრიკული შეღწევადობა = 8,854 x 10^-12 C²/ნმ²
k = კულონის მუდმივა = 9 x 10⁹ Nm²/C²

ელექტრული ძალის ერთეულია ნიუტონი, ხოლო ელექტრული მუხტის ერთეული - კულონი, ამიტომ ველის ერთეულია ნიუტონი/კულონი, შემოკლებით N/C.

არაჰ

 
გვერდზე სურათს შეხედეთ
პადა სურათი 1ა, დადებითი ელექტრული მუხტი (+Q) ელექტრულ ძალას ახდენს დადებით საცდელ მუხტზე (+q), სადაც ელექტრული ძალის (F) მიმართულება +Q მუხტისგან საპირისპიროა.
პადა სურათი 1ბ, როდესაც სატესტო მუხტი მოიხსნება, ამ წერტილში არსებობს ველი (E), რომლის მიმართულება Q ელექტრული მუხტისგან განსხვავებულია.
პადა სურათი 2ა, უარყოფითი ელექტრული მუხტი (-Q) ელექტრულ ძალას ახდენს დადებით საცდელ მუხტზე (+q), სადაც ელექტრული ძალის (F) მიმართულება უახლოვდება -Q მუხტს.
პადა სურათი 2ბ, როდესაც სატესტო მუხტი მოიხსნება, ამ წერტილში არსებობს ველი (E), რომლის მიმართულება ელექტრულ მუხტთან -Q ახლოსაა.
ზემოთ მოცემული სურათისა და ახსნის საფუძველზე, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ველის მიმართულება დადებითი ელექტრული მუხტისგან საპირისპიროა და უარყოფითი ელექტრული მუხტისკენაა მიმართული.

პრობლემების მაგალითი

1. წერტილი A მდებარეობს ელექტრულ ველში. ელექტრული ველის სიძლიერე A წერტილში არის 0,4 N/C. თუ A წერტილში მოვათავსებთ 0,2 C მუხტის მქონე ობიექტს, კულონის ძალა...
ა. 0,2 ჩრ.
ბ. 0,4 ჩრ.
C. 0,6 N
დ. 0,7 ჩრ.
აღმ. 0,8 ჩრ.
დისკუსია:
დიკეტაჰუი :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
იკითხა :
ელექტრული ძალა?
ჯავაბი :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
სწორი პასუხია ე.

2. დამუხტული წერტილი q მდებარეობს (+) მუხტის მიერ გენერირებული ელექტრული ველის A წერტილში ისე, რომ მასზე 0,1 N ძალა მოქმედებს მუხტის q მიმართულებით. თუ ველის სიძლიერე A წერტილში 0,02 N/C-ია, მაშინ მუხტის q სიდიდე და ტიპია...
ა. 5,0 C, დადებითი
B. 5,0 C, უარყოფითი
C. 4,0 C, დადებითი
D. 2,5 C, უარყოფითი
E. 2,5 C, დადებითი
დისკუსია:
დიკეტაჰუი :
F = 0,1N
E = 0,02 N/C
იკითხა :
რა არის მუხტის q სიდიდე და მიმართულება?
ჯავაბი :
მუხტის სიდიდე q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N: 0,02 N/C = 5C
მუხტის ტიპი q:
კულონის ძალის მიმართულება q მუხტისკენაა, ამიტომ q მუხტს დადებითი მნიშვნელობა უნდა ჰქონდეს.