Электр өрісі

Сондай-ақ үйреніңіз Электр өрісі мәселелерін талқылау Dan Электр өрісінің мысал сұрақтары

Қашықтықта әрекет ете алатын электр күшін түсінуді жеңілдету үшін өріс ұғымы енгізілді. Электр өрісі ұғымын британдық ғалым Майкл Фарадей (1791–1867) жасаған.

Түсіну

Шыны таяқша бастапқыда электрлік бейтарап делік. Шүберекпен сүртілгеннен кейін, шыны таяқша электрлік зарядқа ие болады. Шыны таяқша болған кезде электр заряды, сонымен бірге шыны таяқшаның айналасында өріс пайда болады. Егер шыны таяқша бейтарап күйге айналса, өріс кеңістіктен жоғалады. Сондықтан өрістің болуы электр зарядының болуынан ажырамас. Электр өрісі ауа сияқты зат түрі немесе электромагниттік толқындар сияқты толқын түрі емес, керісінше электр заряды тудыратын және электр зарядының айналасындағы кеңістікке әсер ететін нәрсе, мұнда оның әсері тек басқа электр зарядтарымен сезіледі.

Кеңістікте өріс бар-жоғын тексеру үшін, оның біреуі бар деп есептеледі сынақ жүктемесі сол кеңістікте. Сынақ заряды - өте кішкентай, сондықтан өте кішкентай өріс тудыратын заряд (Q). Дегенмен, сынақ заряды басқа электр зарядтары тудыратын өрістің әсерін сезінуі мүмкін. Сынақ заряды тек электр өрісінің бар-жоғын зерттеу үшін ғана бар. Егер бар болса, сынақ заряды міндетті түрде ... түрінде әсер етеді. электр күші керісінше, егер ол болмаса, сынақ заряды сезілмейді электр күші.

Шетіндегі суретке қараңыз.
1-суретте заряд +q₁ және заряд +q₂ қоршаған кеңістікте электр өрісін тудырады. +q сынақ заряды орналастырылған кезде_o кеңістіктегі нүктеде сынақ заряды +q_o электр күшін сезіну. F₁ заряд +q әсер ететін электр күші болып табылады₁ сынақ заряды +q кезінде_o және F₂ заряд +q әсер ететін электр күші болып табылады₂ сынақ заряды +q кезінде_o2-суретте сынақ заряды алынып тасталған кезде, өріс қалады және сол нүктеден жоғалып кетпейді. E₁ электр заряды +q тудыратын өріс болып табылады₁ және E₂ электр заряды +q тудыратын өріс болып табылады₂.

Өріс күші

Электр өрісі - векторлық шама, оның шамасы да, бағыты да бар. Нүктедегі электр өрісінің кернеулігі сол нүктеде орналасқан оң сынақ зарядына электр зарядының әсер ететін электр күшін сынақ зарядының шамасына бөлу арқылы анықталады.
Ақпарат :
E = өріс кернеулігі
F = электр күші
q = сынақ зарядының шамасы
Ақпарат :
Q = электр заряды
r = электр заряды мен сынақ заряды арасындағы қашықтық
(оқыңыз: эпсилон нөл) = бос кеңістіктің диэлектрлік өткізгіштігі = 8,854 x 10^-12 C²/Нм²
k = Кулон тұрақтысы = 9 x 10⁹ Nm²/C²

Электр күшінің өлшем бірлігі - Ньютон, ал электр зарядының өлшем бірлігі - Кулон, сондықтан өріс бірлігі - Ньютон/Кулон, қысқартылған түрде Н/Кл.

Ара

 
Арғы жағындағы суретке қараңыз
Пада 1a-сурет, оң электр заряды (+Q) оң сынақ зарядына (+q) электр күшін әсер етеді, мұндағы электр күшінің бағыты (F) +Q зарядынан алыс.
Пада 1b-сурет, сынақ заряды алынып тасталған кезде, сол нүктеде бағыты Q электр зарядынан алшақ орналасқан өріс (E) пайда болады.
Пада 2a-сурет, теріс электр заряды (-Q) оң сынақ зарядына (+q) электр күшін әсер етеді, мұндағы электр күшінің бағыты (F) -Q зарядына жақындайды.
Пада 2b-сурет, сынақ заряды алынып тасталған кезде, сол нүктеде бағыты -Q электр зарядына жақын өріс (E) пайда болады.
Жоғарыдағы сурет пен түсіндірмеге сүйене отырып, өрістің бағыты оң электр зарядынан теріс электр зарядына қарай деген қорытынды жасауға болады.

Есептер мысалы

1. А нүктесі электр өрісінде орналасқан. А нүктесіндегі электр өрісінің кернеулігі 0,4 Н/Кл. Егер А нүктесіне заряды 0,2 Кл болатын дене орналастырылса, Кулон күші...
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
Шығыс 0,8 N
Талқылау:
Ол белгілі :
E = 0,4 Н/К
q = 0,2 C
Сұралған :
Электр күші?
Джаваб :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
Дұрыс жауап - Е.

2. Зарядталған нүкте q заряд (+) тудырған электр өрісінің А нүктесінде орналасқан, сондықтан оған q зарядына қарай 0,1 Н күш әсер етеді. Егер А нүктесіндегі өріс кернеулігі 0,02 Н/К болса, онда q зарядының шамасы мен түрі...
A. 5,0 C, оң
B. 5,0 C, теріс
C. 4,0 C, оң
D. 2,5 C, теріс
E. 2,5 C, оң
Талқылау:
Ол белгілі :
F = 0,1 Н.
E = 0,02 Н/К
Сұралған :
q зарядының шамасы мен бағыты қандай?
Джаваб :
Зарядтың шамасы q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Заряд түрі q:
Кулон күшінің бағыты q зарядына бағытталған, сондықтан q зарядының мәні оң болуы керек.