ຂະ ແໜງ ໄຟຟ້າ

ບົດຄວາມກ່ຽວກັບພາກສະໜາມໄຟຟ້າ

ໃນຫົວຂໍ້ຂອງປະຈຸໄຟຟ້າ, ໄດ້ຮຽນຮູ້ວ່າປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ຄ້າຍຄືກັນຈະຍູ້ກັນ, ໃນຂະນະທີ່ປະຈຸໄຟຟ້າທີ່ບໍ່ຄືກັນຈະດຶງກັນ. ຖ້າວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າບວກຖືກນຳມາໃກ້ວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າລົບ, ວັດຖຸທັງສອງຈະດຶງກັນເພື່ອໃຫ້ພວກມັນເຄື່ອນທີ່ເຂົ້າຫາກັນ. ໃນທາງກັບກັນ, ຖ້າວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າບວກຖືກນຳມາໃກ້ວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າບວກ, ວັດຖຸທັງສອງຈະຍູ້ກັນເພື່ອໃຫ້ພວກມັນເຄື່ອນທີ່ອອກຈາກກັນ. ດັ່ງທີ່ໄດ້ສຶກສາໃນຫົວຂໍ້ຂອງກົດໝາຍ Coulomb, ວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າສາມາດເລັ່ງວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າອື່ນໆໄດ້ເພາະວ່າມີແຮງໄຟຟ້າທີ່ກະທຳລະຫວ່າງວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າເຫຼົ່ານີ້. ແຮງໄຟຟ້າທີ່ວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າອອກໃສ່ວັດຖຸທີ່ມີປະຈຸໄຟຟ້າອື່ນໆແມ່ນຕົວຢ່າງໜຶ່ງຂອງແຮງທີ່ສາມາດກະທຳໄດ້ໂດຍບໍ່ຕ້ອງສຳຜັດ. ຕົວຢ່າງອີກອັນໜຶ່ງຂອງແຮງທີ່ສາມາດກະທຳໄດ້ໃນ ໄລຍະໄກ ແມ່ນ ແຮງໂນ້ມຖ່ວງ . ແຮງໂນ້ມຖ່ວງແມ່ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງທີ່ວັດຖຸມວນສານອອກໃສ່ວັດຖຸມວນສານອື່ນໆ.

ແຮງສຽດທານ , ແຮງຍູ້, ແຮງປົກກະຕິ ແມ່ນຕົວຢ່າງຂອງແຮງທີ່ເຂົ້າໃຈງ່າຍ ເພາະວ່າແຮງເຫຼົ່ານີ້ເຮັດວຽກເມື່ອເກີດການຕິດຕໍ່. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ແຮງໄຟຟ້າ ແມ່ນຕົວຢ່າງຂອງແຮງທີ່ເຂົ້າໃຈຍາກ ເພາະວ່າແຮງນີ້ສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ຈາກໄລຍະທາງທີ່ແນ່ນອນໂດຍບໍ່ຕ້ອງສຳຜັດ. ເພື່ອເຂົ້າໃຈແຮງໄຟຟ້າທີ່ສາມາດກະທຳໄດ້ຈາກໄລຍະທາງທີ່ແນ່ນອນ, ແນວຄວາມຄິດຂອງສະໜາມໄຟຟ້າຈຶ່ງປາກົດຂຶ້ນ. ແນວຄວາມຄິດຂອງສະໜາມໄຟຟ້າໄດ້ຖືກພັດທະນາໂດຍນັກວິທະຍາສາດຊາວອັງກິດ Michael Faraday (1791-1867).

ຄໍານິຍາມຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ (E)

ສົມມຸດວ່າແກ້ວໃນເບື້ອງຕົ້ນມີຄວາມເປັນກາງທາງໄຟຟ້າ. ຫຼັງຈາກຖືກຖູດ້ວຍຜ້າ, ກ້ານແກ້ວຈະມີປະຈຸໄຟຟ້າ. ເມື່ອກ້ານແກ້ວມີປະຈຸໄຟຟ້າ, ໃນເວລາດຽວກັນ, ສະໜາມໄຟຟ້າຈະປາກົດຢູ່ອ້ອມຮອບແກ້ວ. ຖ້າແກ້ວກາຍເປັນກາງ, ໃນເວລາດຽວກັນສະໜາມໄຟຟ້າຈະຫາຍໄປ. ດັ່ງນັ້ນ, ການມີຢູ່ຂອງ E ຈຶ່ງບໍ່ສາມາດແຍກອອກຈາກການມີປະຈຸໄຟຟ້າໄດ້. E ບໍ່ແມ່ນສານຊະນິດໜຶ່ງຄືກັບອາກາດ ແລະ ບໍ່ແມ່ນຄື້ນປະເພດໜຶ່ງຄືກັບຄື້ນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ. E ແມ່ນສິ່ງທີ່ເກີດຈາກປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ມີຜົນກະທົບຕໍ່ພື້ນທີ່ອ້ອມຮອບປະຈຸໄຟຟ້າ, ບ່ອນທີ່ປະຈຸໄຟຟ້າອື່ນໆຮູ້ສຶກເຖິງອິດທິພົນຂອງ E ເທົ່ານັ້ນ.

ເພື່ອທົດສອບວ່າມີ E ຢູ່ໃນຫ້ອງຫຼືບໍ່, ສົມມຸດວ່າມີປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບຢູ່ໃນພື້ນທີ່ນັ້ນ. ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບແມ່ນປະຈຸໄຟຟ້າຂັ້ນຕ່ຳ (Q) ດັ່ງນັ້ນປະຈຸໄຟຟ້າຈຶ່ງຜະລິດສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ມີຂະໜາດນ້ອຍ, ສະນັ້ນມັນສາມາດຖືກລະເລີຍໄດ້. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບສາມາດຮູ້ສຶກເຖິງອິດທິພົນຂອງສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກປະຈຸໄຟຟ້າອື່ນໆ. ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບຖືກນຳສະເໜີພຽງແຕ່ເພື່ອສືບສວນວ່າມີ E ຫຼືບໍ່. ຖ້າມີ E ຢູ່ໃນພື້ນທີ່,

ປະจุທົດສອບຕ້ອງປະສົບກັບແຮງໄຟຟ້າ, ໃນຂະນະທີ່ຖ້າບໍ່ມີ E, ປະຈຸທົດສອບຈະບໍ່ປະສົບກັບແຮງໄຟຟ້າ.

ເບິ່ງຮູບຢູ່ຂ້າງໆ.

ໃນຮູບທີ 1, ປະຈຸໄຟຟ້າ +q1 _ແລະ ປະຈຸໄຟຟ້າ +q2 _ຜະ ລິດ E ໃນຊ່ອງອ້ອມຂ້າງ. ເມື່ອປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບ +qo _ຖືກ ວາງໄວ້ທີ່ຈຸດໜຶ່ງໃນຊ່ອງ, ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບ +qo _ຈະ ປະສົບກັບແຮງໄຟຟ້າ. F1 _ແມ່ນ ແຮງໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກປະຈຸໄຟຟ້າ +q1 _ໃສ່ ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບ +qo _, ແລະ F2 _ແມ່ນ ແຮງໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກປະຈຸໄຟຟ້າ +q2 _ໃສ່ ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບ +qo _. ໃນຮູບທີ 2, ເມື່ອປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບຖືກຖອດອອກ, E ຈະຍັງຄົງຢູ່ ແລະ ບໍ່ຫາຍໄປຈາກຈຸດນັ້ນ. E1 _ແມ່ນ ສະໜາມໄຟຟ້າທີ່ຜະລິດໂດຍປະຈຸໄຟຟ້າ +q1 _, ແລະ E2 _ແມ່ນ E ທີ່ຜະລິດໂດຍປະຈຸໄຟຟ້າ + _q2.

ຂະໜາດຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ

E ເປັນປະລິມານເວັກເຕີ, ບ່ອນທີ່ສະໜາມໄຟຟ້າມີຂະໜາດ ແລະ ທິດທາງ. ຂະໜາດຂອງ E ມັກຖືກເອີ້ນວ່າຄວາມແຮງຂອງ E. ຄວາມແຮງຂອງ E ຢູ່ຈຸດໜຶ່ງຖືກນິຍາມວ່າເປັນແຮງໄຟຟ້າທີ່ເກີດຈາກປະຈຸໄຟຟ້າຕໍ່ປະຈຸທົດສອບທີ່ເປັນບວກທີ່ວາງໄວ້ຢູ່ຈຸດນັ້ນ, ຫານດ້ວຍຂະໜາດຂອງປະຈຸທົດສອບ.

E = ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ

F = ແຮງໄຟຟ້າ

q = ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບ

ຫົວໜ່ວຍຂອງແຮງໄຟຟ້າແມ່ນ Newton, ແລະຫົວໜ່ວຍຂອງປະຈຸໄຟຟ້າແມ່ນ Coulomb ດັ່ງນັ້ນຫົວໜ່ວຍຂອງ E ແມ່ນ Newton / Coulomb, ຫຍໍ້ເປັນ N/C.

ທິດທາງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ

ໃນຮູບທີ 1a, ປະຈຸໄຟຟ້າບວກ (+Q) ອອກແຮງໄຟຟ້າໃສ່ປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບບວກ (+q), ບ່ອນທີ່ທິດທາງຂອງແຮງໄຟຟ້າ (F) ຫ່າງຈາກປະຈຸໄຟຟ້າ +Q.

ໃນຮູບທີ 1b, ເມື່ອປະຈຸໄຟຟ້າທົດສອບຖືກກຳຈັດອອກ, ໃນຈຸດນີ້ຈະມີສະໜາມໄຟຟ້າ (E) ເຊິ່ງມີທິດທາງອອກຈາກປະຈຸໄຟຟ້າ Q.

ໃນຮູບທີ 2a, ປະຈຸໄຟຟ້າລົບ (-Q) ອອກແຮງໄຟຟ້າໃນປະຈຸທົດສອບບວກ (+q), ບ່ອນທີ່ທິດທາງຂອງແຮງໄຟຟ້າ (F) ເຂົ້າໃກ້ປະຈຸ -Q.

ໃນຮູບທີ 2b, ເມື່ອປະຈຸໄຟຟ້າຖືກຖອດອອກ, ໃນຈຸດນີ້ຈະມີສະໜາມໄຟຟ້າ (E) ເຊິ່ງທິດທາງຂອງມັນໃກ້ຄຽງກັບປະຈຸໄຟຟ້າ -Q.

ອີງຕາມຮູບ ແລະ ຄຳອະທິບາຍຂ້າງເທິງ, ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າທິດທາງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນຢູ່ຫ່າງຈາກປະຈຸໄຟຟ້າບວກ ແລະ ເຂົ້າໃກ້ປະຈຸໄຟຟ້າລົບ.

ສາຍສະ ໜາມ ໄຟຟ້າ

E ຖືກສ້າງຂຶ້ນໂດຍ ປະຈຸໄຟຟ້າ ແລະ ມີຜົນກະທົບຕໍ່ພື້ນທີ່ອ້ອມຮອບປະຈຸໄຟຟ້າ, ບ່ອນທີ່ອິດທິພົນຂອງ E ຮູ້ສຶກໄດ້ຈາກປະຈຸໄຟຟ້າອື່ນໆເທົ່ານັ້ນ. ເມື່ອປະຈຸໄຟຟ້າອີກອັນໜຶ່ງຢູ່ໃນ E ທີ່ເກີດຈາກປະຈຸໄຟຟ້າ, ປະຈຸໄຟຟ້າອີກອັນໜຶ່ງຈະຮັບຮູ້ເຖິງອິດທິພົນຂອງແຮງໄຟຟ້າ.

ການເຂົ້າໃຈສະໜາມໄຟຟ້າຂ້າງເທິງ, ດັ່ງທີ່ໄດ້ອະທິບາຍໄວ້ໃນບົດຄວາມກ່ຽວກັບ E, ສາມາດຮັບຮູ້ໄດ້ດ້ວຍຈິດໃຈ ແຕ່ສາມາດຈິນຕະນາການໄດ້ໃນຈິດໃຈເທົ່ານັ້ນ. ເພື່ອໃຫ້ເຫັນພາບ E, ເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າຈະຖືກນຳສະເໜີ. ເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນຊຸດຂອງເສັ້ນທີ່ແຕ້ມອ້ອມປະຈຸໄຟຟ້າເພື່ອຊີ້ບອກເຖິງການມີຢູ່ຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ. ເນື່ອງຈາກມັນມີຈຸດປະສົງເພື່ອສະແດງໃຫ້ເຫັນເຖິງການມີຢູ່ຂອງ E, ມັນມີການເຊື່ອມຕໍ່ລະຫວ່າງເສັ້ນເຫຼົ່ານີ້ກັບ E. ເວົ້າອີກຢ່າງໜຶ່ງ, ຂະໜາດ ແລະ ທິດທາງຂອງ E ສາມາດອະທິບາຍໄດ້ໂດຍການແຕ້ມເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າ.

ຕໍ່ໄປນີ້ແມ່ນຄວາມສຳພັນລະຫວ່າງທິດທາງ ແລະ ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າກັບສາຍສະໜາມໄຟຟ້າ:

ທຳອິດ, ທິດທາງຂອງ E ເຄື່ອນທີ່ອອກຈາກປະຈຸບວກ ແລະ ເຂົ້າໃກ້ປະຈຸລົບ. ດັ່ງນັ້ນ, ທິດທາງຂອງສາຍສະໜາມໄຟຟ້າຈຶ່ງຢູ່ຫ່າງຈາກປະຈຸບວກ ແລະ ເຂົ້າໃກ້ປະຈຸລົບ.

ຖ້າປະຈຸໄຟຟ້າຢູ່ຕິດກັບປະຈຸໄຟຟ້າລົບ, ເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າຈະຖືກດຶງອອກຈາກປະຈຸໄຟຟ້າບວກໄປຫາປະຈຸໄຟຟ້າລົບ. ໃນທາງກັບກັນ, ຖ້າປະຈຸໄຟຟ້າບວກຢູ່ຕິດກັບປະຈຸໄຟຟ້າບວກ, ເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າຈະຖືກດຶງອອກຈາກແຕ່ລະປະຈຸໄຟຟ້າບວກ ແລະ ຫ່າງຈາກກັນ.

ອັນທີສອງ, ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນສະແດງໂດຍໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສາຍສະໜາມໄຟຟ້າ. ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສາຍຂອງສະໜາມໄຟຟ້າໃກ້ກັນເທົ່າໃດ, ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າກໍ່ຈະສູງຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ ແລະ ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງສາຍຂອງສະໜາມໄຟຟ້າໄກກັນເທົ່າໃດ, ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າກໍ່ຈະນ້ອຍລົງເທົ່ານັ້ນ.

ເປັນຫຍັງໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງເສັ້ນຕ່າງໆຈຶ່ງໃກ້ກັນຫຼາຍເທົ່າໃດ, ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າກໍ່ຈະສູງຂຶ້ນ? ເພື່ອເຂົ້າໃຈສິ່ງນີ້, ໃຫ້ເບິ່ງຄຳອະທິບາຍຕໍ່ໄປນີ້. ສົມມຸດວ່າມີປະຈຸບວກຢູ່ຈຸດໃຈກາງຂອງຊົງກົມ ແລະ ເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າກະຈາຍອອກໄປໃນທິດທາງຕ່າງໆຜ່ານໜ້າຜິວຂອງຊົງກົມ. ຖ້າຈຳນວນເສັ້ນສະໜາມໄຟຟ້າແມ່ນ N ແລະ ພື້ນທີ່ໜ້າຜິວຂອງຊົງກົມແມ່ນ 4πr2 ^, ແລ້ວຈຳນວນເສັ້ນຕໍ່ໜ່ວຍພື້ນທີ່ ຫຼື ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງເສັ້ນແມ່ນ N / 4πr2 ^. ອີງຕາມສູດນີ້, ສຳລັບ N ດຽວກັນ, ຖ້າ r ນ້ອຍລົງ, ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງເສັ້ນຈະໃກ້ກັນຫຼາຍຂຶ້ນ ແລະ ຖ້າ r ມີຄວາມສຳຄັນຫຼາຍຂຶ້ນ, ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງເສັ້ນຈະໄກອອກໄປ.

ສູດຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ E = kq / r ² ຍັງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າມີສັດສ່ວນກົງກັນຂ້າມກັບກຳລັງສອງຂອງໄລຍະທາງ. ຖ້າ r ນ້ອຍກວ່າ, ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າຈະມີຄວາມໂດດເດັ່ນຫຼາຍຂຶ້ນ, ແລະ ຖ້າ r ມີຄວາມໂດດເດັ່ນຫຼາຍຂຶ້ນ, ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າຈະນ້ອຍລົງ.

ອີງຕາມການທົບທວນຂ້າງເທິງ, ສາມາດສະຫຼຸບໄດ້ວ່າຖ້າ r ມີຂະໜາດນ້ອຍລົງ (ໃກ້ກັບປະຈຸໄຟຟ້າຫຼາຍຂຶ້ນ), ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າກໍ່ຈະໃຫຍ່ຂຶ້ນ ແລະ ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງເສັ້ນກໍ່ໃກ້ກັບກະແສໄຟຟ້າເຊັ່ນກັນ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ຖ້າ r ມີຂະໜາດໃຫຍ່ຂຶ້ນ (ໄກຈາກປະຈຸໄຟຟ້າຫຼາຍຂຶ້ນ), ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າກໍ່ຈະນ້ອຍລົງ ແລະ ໄລຍະຫ່າງລະຫວ່າງເສັ້ນກໍ່ໄກຂຶ້ນເຊັ່ນກັນ.

ອັນທີສາມ, ຈຳນວນສາຍ E ແມ່ນສັດສ່ວນກັບຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າ. ສາຍສະໜາມໄຟຟ້າຫຼາຍເທົ່າໃດ, ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າກໍ່ຈະສູງຂຶ້ນເທົ່ານັ້ນ. ສາຍສະໜາມໄຟຟ້າໜ້ອຍລົງເທົ່າໃດ, ຄວາມແຮງຂອງສະໜາມໄຟຟ້າກໍ່ຈະນ້ອຍລົງເທົ່ານັ້ນ.