Kuckt Iech och d'Diskussioun iwwer Froen zum elektresche Feld a Beispiller vu Froen zum elektresche Feld un.
Fir d'Verständnis vun der elektrescher Kraaft, déi op Distanz wierke kann, ze erliichteren, gouf de Konzept vun engem Feld agefouert. De Konzept vun engem elektresche Feld gouf vum britesche Wëssenschaftler Michael Faraday (1791–1867) entwéckelt.
Definitioun
Stelle mer vir, datt eng Glasstaaf ufanks elektresch neutral ass. Nodeems se mat engem Stoff geriwwe gouf, gëtt se elektresch gelueden. Wann d'Glasstaaf eng elektresch Ladung huet , erschéngt gläichzäiteg e Feld ronderëm d'Glasstaaf. Wann d'Glasstaaf neutral gëtt, verschwënnt d'Feld gläichzäiteg aus dem Raum. Dofir ass d'Existenz vun engem Feld onzertrennlech vun der Präsenz vun enger elektrescher Ladung. En elektrescht Feld ass keng Zort Substanz wéi Loft a keng Zort Well wéi elektromagnetesch Wellen, mä eppes, wat duerch eng elektresch Ladung generéiert gëtt an de Raum ronderëm déi elektresch Ladung beaflosst, wou säin Afloss nëmme vun aneren elektresche Ladungen gefillt gëtt.
Fir ze testen, ob e Feld an engem Raum existéiert, gëtt dovun ausgaangen, datt et eng Testladung an deem Raum gëtt. D'Testladung ass eng Ladung (Q), déi sou kleng ass, datt se e ganz klengt Feld produzéiert a kann dofir ignoréiert ginn. D'Testladung kann awer den Afloss vum Feld spieren, dat vun aneren elektresche Ladungen generéiert gëtt. D'Testladung ass nëmme präsent fir z'ënnersichen, ob en elektrescht Feld existéiert. Wann et een gëtt, wäert d'Testladung en Afloss a Form vun enger elektrescher Kraaft erliewen. Am Géigendeel, wann et keng gëtt, wäert d'Testladung keng elektresch Kraaft erliewen.
Kuckt Iech d'Bild op der Säit un.
An der Figur 1 ass d'Ladung +q1 an d'Ladung +q2 produzéiert en elektrescht Feld am Ëmfeld. Wann eng Testladung +q placéiert gëtto an engem Punkt am Raum, d'Testladung +qo elektresch Kraaft erliewen. F1 ass déi elektresch Kraaft, déi vun der Ladung + q ausgeübt gëtt1 bei Testladung +qo an F2 ass déi elektresch Kraaft, déi vun der Ladung + q ausgeübt gëtt2 bei Testladung +qoAn der Figur 2, wann d'Testladung ewechgeholl gëtt, bleift d'Feld bestoen an verschwënnt net vun deem Punkt aus. E1 ass d'Feld, dat duerch eng elektresch Ladung +q produzéiert gëtt1 an E2 ass d'Feld, dat duerch eng elektresch Ladung +q produzéiert gëtt2.
Feldstäerkt
En elektrescht Feld ass eng Vektorgréisst, déi souwuel Gréisst wéi och Richtung huet. D'Stäerkt vum elektresche Feld an engem Punkt gëtt definéiert als déi elektresch Kraaft, déi vun enger elektrescher Ladung op eng positiv Testladung ausgeübt gëtt, déi op deem Punkt placéiert ass, gedeelt duerch d'Gréisst vun der Testladung.
Informatiounen:
E = Feldstäerkt
F = elektresch Kraaft
q = Gréisst vun der Testladung
Informatiounen:
Q = elektresch Ladung
r = Distanz tëscht der elektrescher Ladung an der Testladung
(lies: Epsilon Null) = Permittivitéit vum eidele Raum = 8,854 x 10-12 C2/Nm2
k = Coulomb-Konstant = 9 x 109 Nm2/C2
D'Eenheet vun der elektrescher Kraaft ass Newton an d'Eenheet vun der elektrescher Ladung ass Coulomb, dofir ass d'Eenheet vum Feld Newton/Coulomb, ofgekierzt N/C.
Arah
Kuckt Iech d'Bild op der Säit un
Op Figur 1a, eng positiv elektresch Ladung (+Q) übt eng elektresch Kraaft op eng positiv Testladung (+q) aus, wou d'Richtung vun der elektrescher Kraaft (F) ewech vun der +Q-Ladung ass.
Op Figur 1b, wann d'Testladung ewechgeholl gëtt, gëtt et op deem Punkt e Feld (E), deem seng Richtung ewech vun der elektrescher Ladung Q ass.
Op Figur 2a, eng negativ elektresch Ladung (-Q) übt eng elektresch Kraaft op eng positiv Testladung (+q) aus, wou d'Richtung vun der elektrescher Kraaft (F) sech der -Q-Ladung néierléisst.
Op Figur 2b, wann d'Testladung ewechgeholl gëtt, gëtt et op deem Punkt e Feld (E), deem seng Richtung no bei der elektrescher Ladung -Q ass.
Baséierend op dem Bild an der Erklärung uewen, kann een dovun ausgoen, datt d'Richtung vum Feld ewech vun der positiver elektrescher Ladung a Richtung vun der negativer elektrescher Ladung ass.
Beispill vu Problemer
1. De Punkt A läit an engem elektresche Feld. D'Stäerkt vum elektresche Feld um Punkt A ass 0,4 N/C. Wann en Objet mat enger Ladung vun 0,2 C um Punkt A placéiert gëtt, gëtt eng Coulomb-Kraaft vun...
A. 0,2 N.
B. 0,4 N.
C. 0,6 N.
D. 0,7 N.
E. 0,8 N
Diskussioun:
Et ass bekannt :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 °C
Gefrot :
Elektresch Kraaft?
Jawab :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
Déi richteg Äntwert ass E.
2. E geluedenen Punkt q ass um Punkt A am elektresche Feld, dat vun der Ladung (+) generéiert gëtt, sou datt et eng Kraaft vun 0,1 N a Richtung vun der Ladung q erlieft. Wann d'Feldstäerkt um Punkt A 0,02 N/C ass, dann sinn d'Gréisst an d'Aart vun der Ladung q...
A. 5,0°C, positiv
B. 5,0 C, negativ
C. 4,0 C, positiv
D. 2,5 C, negativ
E. 2,5°C, positiv
Diskussioun:
Et ass bekannt :
F = 0,1 N
E = 0,02 N/C
Gefrot :
Wat ass d'Gréisst an d'Richtung vun der Ladung q?
Jawab :
D'Gréisst vun der Ladung q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Aart vun der Ladung q:
D'Richtung vun der Coulomb-Kraaft ass a Richtung vun der Ladung q, dofir muss d'Ladung q e positiven Wäert hunn.
