Elektrinis laukas

Taip pat mokykitės Elektrinio lauko klausimų aptarimas Dan Elektrinio lauko pavyzdžių klausimai

Siekiant palengvinti supratimą apie elektrinę jėgą, galinčią veikti per atstumą, buvo įvesta lauko sąvoka. Elektrinio lauko sąvoką sukūrė britų mokslininkas Michaelas Faradėjus (1791–1867).

Pengertianas

Tarkime, kad stiklinė lazdelė iš pradžių yra elektriškai neutrali. Patrynus ją audiniu, stiklinė lazdelė įkraunama. Kai stiklinė lazdelė yra elektros krūvis, tuo pačiu metu aplink stiklinį strypą atsiranda laukas. Jei stiklinis strypas tampa neutralus, laukas išnyksta iš erdvės. Taigi lauko egzistavimas yra neatsiejamas nuo elektros krūvio buvimo. Elektrinis laukas nėra tam tikros rūšies medžiaga, pavyzdžiui, oras, ar bangos rūšis, pavyzdžiui, elektromagnetinės bangos, o veikiau kažkas, ką sukuria elektros krūvis ir kas veikia erdvę aplink elektros krūvį, kur jo įtaką jaučia tik kiti elektros krūviai.

Norint patikrinti, ar erdvėje yra laukas, daroma prielaida, kad jis yra bandomoji apkrova toje erdvėje. Bandomasis krūvis yra krūvis (Q), kuris yra toks mažas, kad sukuria labai mažą lauką ir todėl gali būti ignoruojamas. Tačiau bandomasis krūvis gali jausti kitų elektros krūvių sukuriamo lauko įtaką. Bandomasis krūvis yra tik tam, kad būtų galima ištirti, ar egzistuoja elektrinis laukas. Jei toks yra, bandomasis krūvis neabejotinai patirs įtaką elektros jėga atvirkščiai, jei jo nėra, bandymo krūvis nebus juntamas elektros jėga.

Pažvelkite į paveikslėlį šone.
1 paveiksle krūvis +q₁ ir krūvis +q₂ sukuria elektrinį lauką aplinkinėje erdvėje. Kai bandomasis krūvis +q yra patalpintas_o erdvės taške bandymo krūvis +q_o patiria elektros jėgą. F₁ yra krūvio +q veikianti elektrinė jėga₁ esant bandymo krūviui +q_o ir F₂ yra krūvio +q veikianti elektrinė jėga₂ esant bandymo krūviui +q_o2 paveiksle, pašalinus bandomąjį krūvį, laukas išlieka ir neišnyksta nuo to taško. E₁ yra laukas, kurį sukuria elektros krūvis +q₁ ir E₂ yra laukas, kurį sukuria elektros krūvis +q₂.

Lauko stiprumas

Elektrinis laukas yra vektorinis dydis, turintis ir dydį, ir kryptį. Elektrinio lauko stipris taške apibrėžiamas kaip elektrinė jėga, kuria elektros krūvis veikia tame taške esantį teigiamą bandomąjį krūvį, padalyta iš bandomojo krūvio dydžio.
Informacija:
E = lauko stiprumas
F = elektrinė jėga
q = bandymo krūvio dydis
Informacija:
Q = elektros krūvis
r = atstumas tarp elektros krūvio ir bandymo krūvio
(skaitykite: epsilono nulis) = tuščios erdvės laidumas = 8,854 x 10^-12 C²/Nm²
k = Kulono konstanta = 9 x 10⁹ Nm²/C²

Elektros jėgos vienetas yra Niutonas, o elektros krūvio – Kulonas, taigi lauko vienetas yra Niutonas/Kulonas, sutrumpintai N/C.

Arah

 
Pažvelkite į paveikslėlį šone
Įjungta 1a pav., teigiamas elektros krūvis (+Q) veikia teigiamą bandomąjį krūvį (+q) elektrine jėga, kur elektrinės jėgos (F) kryptis yra tolyn nuo +Q krūvio.
Įjungta 1b pav., kai bandomasis krūvis pašalinamas, toje vietoje susidaro laukas (E), kurio kryptis yra tolyn nuo elektros krūvio Q.
Įjungta 2a pav., neigiamas elektros krūvis (-Q) veikia teigiamą bandomąjį krūvį (+q) elektrine jėga, kur elektrinės jėgos (F) kryptis artėja prie -Q krūvio.
Įjungta 2b pav., kai bandomasis krūvis pašalinamas, toje vietoje susidaro laukas (E), kurio kryptis artima elektros krūviui -Q.
Remiantis aukščiau pateiktu paveikslėliu ir paaiškinimu, galima daryti išvadą, kad lauko kryptis yra nuo teigiamo elektros krūvio ir link neigiamo elektros krūvio.

Contoh soal

1. Taškas A yra elektriniame lauke. Elektrinio lauko stipris taške A yra 0,4 N/C. Jei taške A padėtas objektas, kurio krūvis 0,2 C, Kulono jėga...
A. 0,2 N
B. 0,4 N.
C. 0,6 N.
D. 0,7 N.
E. 0,8 N
Diskusija:
Yra žinoma :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 °C
Paklausta :
Elektros jėga?
Jawab :
F = q E = (0,2 °C)(4 N/C) = 0,8 N
Teisingas atsakymas yra E.

2. Įkrautas taškas q yra krūvio (+) sukuriamo elektrinio lauko taške A taip, kad jį veikia 0,1 N jėga krūvio q kryptimi. Jei lauko stipris taške A yra 0,02 N/C, tai krūvio q dydis ir tipas yra...
A. 5,0 °C, teigiamas
B. 5,0 °C, neigiamas
C. 4,0 C, teigiamas
D. 2,5 °C, neigiamas
E. 2,5 C, teigiamas
Diskusija:
Yra žinoma :
F = 0,1 N
E = 0,02 N/C
Paklausta :
Kokia yra krūvio q vertė ir kryptis?
Jawab :
Krūvio q dydis:
F = q E
q = F / E = 0,1 N: 0,02 N/C = 5C
Įkrovos tipas q:
Kulono jėgos kryptis yra link krūvio q, todėl krūvis q turi būti teigiama vertė.