სტატია ელექტრული ველის შესახებ
ელექტრული მუხტის თემასთან დაკავშირებით, გაირკვა, რომ მსგავსი მუხტები ერთმანეთს განიზიდავს, ხოლო განსხვავებული მუხტები ერთმანეთს იზიდავს. თუ დადებითად დამუხტული სხეული უარყოფითად დამუხტულ ობიექტს მიუახლოვდება, ორი სხეული ერთმანეთს იზიდავს ისე, რომ ისინი ერთმანეთისკენ გადაადგილდებიან. პირიქით, თუ დადებითად დამუხტული სხეული დადებითად დამუხტულ ობიექტს მიუახლოვდება, მაშინ ორი სხეული ერთმანეთს განიზიდავს ისე, რომ ისინი ერთმანეთს დაშორდებიან. კულონის კანონის თემაზე შესწავლის თანახმად, ელექტრულად დამუხტულ სხეულებს შეუძლიათ სხვა ელექტრულად დამუხტული სხეულების აჩქარება, რადგან ამ ელექტრულად დამუხტულ სხეულებს შორის მოქმედებს ელექტრული ძალა. ელექტრულად დამუხტული ობიექტის მიერ სხვა ელექტრულად დამუხტულ სხეულებზე მოქმედი ელექტრული ძალა არის ძალის ერთ-ერთი მაგალითი, რომელსაც შეუძლია იმოქმედოს კონტაქტის გარეშე. ძალის კიდევ ერთი მაგალითი, რომელსაც შეუძლია იმოქმედოს მანძილზე, არის გრავიტაციის ძალა . მასიური სხეული სხვა მასიურ სხეულებზე მოქმედებს გრავიტაციულ ძალაზე.
ხახუნის ძალა , ბიძგის ძალა და ნორმალური ძალა ადვილად გასაგები ძალების მაგალითებია, რადგან ეს ძალები კონტაქტის დროს მოქმედებენ. პირიქით, ელექტრული ძალა ისეთი ძალის მაგალითია, რომლის გაგებაც რთულია, რადგან ამ ძალას შეუძლია გარკვეული მანძილიდან მოქმედება შეხების გარეშე. ელექტრული ძალის გასაგებად, რომელსაც შეუძლია გარკვეული მანძილიდან მოქმედება, ჩნდება ელექტრული ველის კონცეფცია. ელექტრული ველის კონცეფცია შეიმუშავა ბრიტანელმა მეცნიერმა მაიკლ ფარადეიმ (1791-1867).
ელექტრული ველის განმარტება (E)
დავუშვათ, რომ მინა თავდაპირველად ელექტრულად ნეიტრალური იყო. ქსოვილით გახეხვის შემდეგ, მინის ღერო ელექტრულად დამუხტვადი ხდება. როდესაც მინის ღერო ელექტრულად დამუხტება, ამავდროულად, მინის გარშემო ელექტრული ველი ჩნდება. თუ მინა ნეიტრალურ მდგომარეობაში გადადის, ამავდროულად ელექტრული ველიც ქრება. ამგვარად, E-ს არსებობა შეუძლებელია ელექტრული მუხტის არსებობისგან განცალკევებით. E არ არის ისეთი ნივთიერება, როგორიც ჰაერია და არც ისეთი ტალღა, როგორიც ელექტრომაგნიტური ტალღებია. E არის ელექტრული მუხტით გამოწვეული რამ და გავლენას ახდენს ელექტრული მუხტის გარშემო არსებულ სივრცეზე, სადაც სხვა ელექტრული მუხტები მხოლოდ E-ს გავლენას განიცდიან.
იმის შესამოწმებლად, არის თუ არა ოთახში E რიცხვი, ვივარაუდებთ, რომ ამ სივრცეში არის სატესტო მუხტი. სატესტო მუხტი მინიმალური მუხტია (Q) , ამიტომ მუხტი წარმოქმნის პაწაწინა ელექტრულ ველს, ამიტომ მისი იგნორირება შესაძლებელია. თუმცა, სატესტო მუხტს შეუძლია იგრძნოს სხვა ელექტრული მუხტების მიერ წარმოქმნილი ელექტრული ველის გავლენა. სატესტო მუხტი წარმოდგენილია მხოლოდ იმის გამოსაკვლევად, არის თუ არა E რიცხვი. თუ სივრცეში არის E რიცხვი,
საცდელი მუხტი უნდა განიცდიდეს ელექტრულ ძალას, ხოლო თუ E არ არსებობს, საცდელი მუხტი არ განიცდის ელექტრულ ძალას.
შეხედეთ გვერდით ფიგურას.
ნახაზ 1-ში, მუხტი +q1 და მუხტი +q2 მიმდებარე სივრცეში წარმოქმნიან E-ს. როდესაც სატესტო მუხტი +qo მოთავსებულია სივრცის წერტილში, სატესტო მუხტი +qo განიცდის ელექტრულ ძალას. F1 არის ელექტრული ძალა, რომელსაც მუხტი + q1 ახდენს სატესტო მუხტზე +qo , ხოლო F2 არის ელექტრული ძალა, რომელსაც მუხტი +q2 ახდენს სატესტო მუხტზე +qo . ნახაზ 2-ში, როდესაც სატესტო მუხტი ამოღებულია, E რჩება და არ ქრება ამ წერტილიდან. E1 არის ელექტრული მუხტის +q1 მიერ წარმოქმნილი ელექტრული ველი , ხოლო E2 არის ელექტრული მუხტის + q2 მიერ წარმოქმნილი E.
ელექტრული ველის სიდიდე
E არის ვექტორული სიდიდე, სადაც ელექტრულ ველს აქვს სიდიდე და მიმართულება. E-ს სიდიდეს ჩვეულებრივ E-ს სიძლიერეს უწოდებენ. E-ს სიძლიერე წერტილში განისაზღვრება, როგორც ელექტრული მუხტის მიერ ამ წერტილში მოთავსებულ დადებით საცდელ მუხტზე განხორციელებული ელექტროენერგიის ძალა, გაყოფილი საცდელი მუხტის ზომაზე.
E = ელექტრული ველის სიძლიერე
F = ელექტრული ძალა
q = სატესტო მუხტი
ელექტრული ძალის ერთეულია ნიუტონი, ხოლო ელექტრული მუხტის ერთეული - კულონი, ამიტომ E-ს ერთეულია ნიუტონი/კულონი, შემოკლებით N/C.
ელექტრული ველის მიმართულება
ნახაზ 1ა-ზე, დადებითი ელექტრული მუხტი (+Q) ელექტრულ ძალას ახდენს დადებით სატესტო მუხტზე (+q), სადაც ელექტრული ძალის (F) მიმართულება +Q მუხტისგან საპირისპიროა.
ნახაზ 1ბ-ზე, როდესაც სატესტო მუხტი ამოღებულია, ამ წერტილში არის ელექტრული ველი (E), რომლის მიმართულება Q ელექტრული მუხტისგან განსხვავებულია.
ნახაზ 2ა-ზე უარყოფითი ელექტრული მუხტი (-Q) ელექტრულ ძალას ახდენს დადებით საცდელ მუხტში (+q), სადაც ელექტრული ძალის (F) მიმართულება უახლოვდება -Q მუხტს.
ნახაზ 2ბ-ზე, როდესაც სატესტო მუხტი ამოღებულია, ამ წერტილში არის ელექტრული ველი (E), რომლის მიმართულება ელექტრულ მუხტთან -Q ახლოსაა.
ზემოთ მოცემული ფიგურისა და ახსნის საფუძველზე, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ ელექტრული ველის მიმართულება დადებითი ელექტრული მუხტისგან დაშორებულია და უარყოფით ელექტრულ მუხტს უახლოვდება.
ელექტრული ველის ხაზები
E წარმოიქმნება ელექტრული მუხტის მიერ და მოქმედებს ელექტრული მუხტის გარშემო არსებულ სივრცეზე, სადაც E-ს გავლენა მხოლოდ სხვა ელექტრული მუხტებით იგრძნობა. როდესაც ელექტრული მუხტის მიერ წარმოქმნილ E-ში სხვა ელექტრული მუხტია, სხვა ელექტრული მუხტი გრძნობს ელექტრული ძალის გავლენას.
ზემოთ მოცემული ელექტრული ველის გაგება, როგორც ეს აღწერილია E-ს შესახებ სტატიაში, შესაძლებელია გონებით, მაგრამ მისი წარმოდგენა მხოლოდ გონებაშია შესაძლებელი. E-ს ვიზუალიზაციისთვის წარმოდგენილია ელექტრული ველის ხაზები. ელექტრული ველის ხაზები არის ელექტრული მუხტის გარშემო დახატული ხაზების ერთობლიობა, რაც მიუთითებს ელექტრული ველის არსებობაზე. რადგან მისი მიზანია E-ს არსებობის ჩვენება, ამ ხაზებს შორის არსებობს კავშირი E-სთან. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, E-ს სიდიდე და მიმართულება შეიძლება აიხსნას ელექტრული ველის ხაზების დახაზვით.
ელექტრული ველის მიმართულებასა და სიძლიერეს შორის დამოკიდებულება ელექტრული ველის ხაზებით შემდეგია:
პირველ რიგში, E-ს მიმართულება შორდება დადებით მუხტს და უახლოვდება უარყოფით მუხტს. ამრიგად, ელექტრული ველის ხაზების მიმართულებაც შორდება დადებით მუხტს და უახლოვდება უარყოფით მუხტს.
თუ დადებითი მუხტი უარყოფითი მუხტის მიმდებარედ მდებარეობს, ელექტრული ველის ხაზები დადებითი მუხტიდან უარყოფით მუხტამდეა მიმართული. პირიქით, თუ დადებითი მუხტი დადებით მუხტს ესაზღვრება, ელექტრული ველის ხაზები თითოეული დადებითი მუხტიდან გამოდის და ერთმანეთისგან შორდება.
მეორეც, ელექტრული ველის სიძლიერე წარმოდგენილია ელექტრული ველის ხაზებს შორის მანძილით. რაც უფრო ახლოსაა ელექტრული ველის ხაზებს შორის მანძილი, მით უფრო მაღალია ელექტრული ველის სიძლიერე და რაც უფრო დიდია ელექტრული ველის ხაზებს შორის მანძილი, მით უფრო მცირეა ელექტრული ველის სიძლიერე.
რატომ, რაც უფრო ახლოსაა ხაზებს შორის მანძილი, მით უფრო მაღალია ელექტრული ველის სიძლიერე? ამის გასაგებად, განვიხილოთ შემდეგი ახსნა. დავუშვათ, რომ სფეროს ცენტრში დადებითი მუხტია და ელექტრული ველის ხაზები სფეროს ზედაპირზე სხვადასხვა მიმართულებით არის განაწილებული. თუ ელექტრული ველის ხაზების რაოდენობა N-ია და სფეროს ზედაპირის ფართობი 4πr2-ია , მაშინ ერთეულ ფართობზე ხაზების რაოდენობა ან ხაზების სიმკვრივეა N / 4πr2 . ამ ფორმულის საფუძველზე, იგივე N-ისთვის, თუ r მცირდება, ხაზებს შორის მანძილი ახლოვდება და თუ r უფრო მნიშვნელოვანი ხდება, ხაზებს შორის მანძილი შორდება.
ელექტრული ველის სიძლიერის ფორმულა E = kq / r 2 ასევე აჩვენებს, რომ ელექტრული ველის სიძლიერე მანძილის კვადრატის უკუპროპორციულია. თუ r უფრო მცირეა, მაშინ ელექტრული ველის სიძლიერე უფრო თვალსაჩინო ხდება, ხოლო თუ r უფრო თვალსაჩინო ხდება, მაშინ ელექტრული ველის სიძლიერე მცირდება.
ზემოთ მოცემული მიმოხილვის საფუძველზე, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ თუ r მცირდება (მუხტს უახლოვდება), ელექტრული ველის სიძლიერე იზრდება და ხაზებს შორის მანძილიც უახლოვდება. პირიქით, თუ r უფრო თვალსაჩინო ხდება (რაც უფრო შორს არის მუხტიდან), ელექტრული ველის სიძლიერე მცირდება და ხაზებს შორის მანძილიც უფრო შორს მიდის.
მესამე, E ხაზების რაოდენობა ელექტრული ველის სიძლიერის პროპორციულია. რაც მეტია ელექტრული ველის ხაზები, მით უფრო მაღალია ელექტრული ველის სიძლიერე. რაც ნაკლებია ელექტრული ველის ხაზები, მით უფრო მცირეა ელექტრული ველის სიძლიერე.
