Статија за електричното поле
Во врска со темата за електричниот полнеж, беше откриено дека слични полнежи се одбиваат, додека различни полнежи се привлекуваат. Ако позитивно наелектризиран објект се приближи до негативно наелектризиран објект, двата објекта се привлекуваат еден кон друг, така што се движат еден кон друг. Обратно, ако позитивно наелектризиран објект се приближи до позитивно наелектризиран објект, тогаш двата објекта се одбиваат еден кон друг, така што се оддалечуваат еден од друг. Како што е проучено во врска со Кулоновиот закон, електрично наелектризираните објекти можат да забрзаат други електрично наелектризирани објекти бидејќи постои електрична сила што дејствува помеѓу овие електрично наелектризирани објекти. Електричната сила што ја врши електрично наелектризиран објект врз други електрично наелектризирани објекти е еден пример за сила што може да дејствува без контакт. Друг пример за сила што може да дејствува на растојание е силата на гравитацијата . Гравитационата сила ја врши масивен објект врз други масивни објекти.
Силата на триење , силата на потисок, нормалната сила се примери за сили кои се лесни за разбирање бидејќи овие сили дејствуваат кога се јавува контакт. Напротив, електричната сила е пример за сила која е тешко да се разбере бидејќи оваа сила може да дејствува од одредено растојание без допир. За да се разбере електричната сила што може да дејствува од одредено растојание, се појавува концептот на електрично поле. Концептот на електрично поле го развил британскиот научник Мајкл Фарадеј (1791-1867).
Дефиниција на електричното поле (E)
Да претпоставиме дека стаклото првично било електрично неутрално. Откако ќе се протрие со крпа, стаклената прачка станува електрично наелектризирана. Кога стаклената прачка ќе стане електрично наелектризирана, во исто време, околу стаклото се појавува електрично поле. Ако стаклото стане неутрално, во исто време електричното поле исчезнува. Значи, постоењето на Е не може да се одвои од присуството на електричен полнеж. Е не е вид супстанца како воздухот, ниту пак вид бран, како електромагнетните бранови. Е е нешто предизвикано од електричен полнеж и влијае на просторот околу електричен полнеж, каде што другите електрични полнежи го чувствуваат само влијанието на Е.
За да се тестира дали има E во просторијата, се претпоставува дека во тој простор има тест полнеж. Тест полнежот е минимален полнеж (Q), така што полнежот произведува електрично поле кое е мало, па затоа може да се игнорира. Сепак, тест полнежот може да го почувствува влијанието на електричното поле генерирано од други електрични полнежи. Тест полнежот е претставен само за да се испита дали постои E. Ако има E во просторот,
Испитниот полнеж мора да ја доживее електричната сила, додека ако нема E, испитниот полнеж не ја доживее електричната сила.
Погледнете ја фигурата од страна.
На слика 1, полнежот +q1 и полнежот +q2 создаваат E во околниот простор. Кога испитниот полнеж +qo е поставен во точка во просторот, испитниот полнеж +qo е изложен на електрична сила. F1 е електричната сила што ја врши полнежот +q1 врз испитниот полнеж +qo , а F2 е електричната сила што ја врши полнежот +q2 врз испитниот полнеж +qo . На слика 2, кога испитниот полнеж ќе се отстрани, E останува и не исчезнува од таа точка. E1 е електрично поле произведено од електричен полнеж +q1 , а E2 е E произведено од електричен полнеж + q2.
Големината на електричното поле
Е е векторска величина, каде што електричното поле има величина и насока. Големината на Е обично се нарекува јачина на Е. Јачината на Е во точка се дефинира како сила на електрицитет што ја врши електричен полнеж врз позитивен тест полнеж поставен во таа точка, поделена со големината на тест полнежот.
E = јачина на електричното поле
F = електрична сила
q = тест полнеж
Единицата на електричната сила е Њутн, а единицата на електричниот полнеж е Кулон, така што единицата на E е Њутн/Кулон, скратено N/C.
Насоката на електричното поле
На Слика 1а, позитивен електричен полнеж (+Q) врши електрична сила врз позитивниот тест полнеж (+q), каде што насоката на електричната сила (F) е спротивна од полнежот на +Q.
На Слика 1б, кога ќе се отстрани испитниот полнеж, во овој момент постои електрично поле (E) чија насока е спротивна од електричниот полнеж Q.
На Слика 2а, негативен електричен полнеж (-Q) врши електрична сила во позитивен тест полнеж (+q), каде што насоката на електричната сила (F) се приближува кон полнежот -Q.
На Слика 2б, кога ќе се отстрани испитниот полнеж, во овој момент постои електрично поле (E) чија насока е блиску до електричниот полнеж -Q.
Врз основа на сликата и објаснувањето погоре, може да се заклучи дека насоката на електричното поле е оддалечена од позитивниот електричен полнеж и се приближува до негативниот електричен полнеж.
Линии на електрично поле
Е се генерира од електричен полнеж и влијае на просторот околу електричниот полнеж, каде што влијанието на Е се чувствува само од други електрични полнежи. Кога друг електричен полнеж е во Е генериран од електричен полнеж, друг електричен полнеж го чувствува влијанието на електричната сила.
Разбирањето на електричното поле погоре, како што е опишано во статијата за Е, може да се реализира со умот, но може да се замисли само во умот. За да се визуелизира Е, се претставени линии на електричното поле. Линиите на електричното поле се збир на линии нацртани околу електричен полнеж за да се означи постоењето на електрично поле. Бидејќи има за цел да покаже присуство на Е, постои врска помеѓу овие линии со Е. Со други зборови, големината и насоката на Е може да се објаснат со цртање линии на електричното поле.
Следново е односот помеѓу насоката и јачината на електричното поле со линии на електричното поле:
Прво, насоката на E се оддалечува од позитивниот полнеж и се приближува кон негативниот полнеж. Така, насоката на линиите на електричното поле е исто така оддалечува од позитивниот полнеж и се приближува кон негативниот полнеж.
Ако позитивниот полнеж е во непосредна близина на негативниот полнеж, линиите на електричното поле се повлекуваат од позитивниот полнеж кон негативниот полнеж. Обратно, ако позитивен полнеж е во непосредна близина на позитивен полнеж, линиите на електричното поле се повлекуваат од секој позитивен полнеж и се оддалечуваат една од друга.
Второ, јачината на електричното поле е претставена со растојанието помеѓу линиите на електричното поле. Колку е поблиску растојанието помеѓу линиите на електричното поле, толку е поголема јачината на електричното поле, а колку е поголемо растојанието помеѓу линиите на електричното поле, толку е помала јачината на електричното поле.
Зошто, колку е поблиску растојанието меѓу линиите, толку е поголема јачината на електричното поле? За да го разберете ова, погледнете го следното објаснување. Да претпоставиме дека позитивен полнеж е во центарот на сферата и линиите на електричното поле се шират во различни насоки низ површината на сферата. Ако бројот на линии на електричното поле е N, а површината на сферата е 4πr2 , тогаш бројот на линии по единица површина или густина на линиите е N / 4πr2 . Врз основа на оваа формула, за истиот N, ако r се намали, растојанието меѓу линиите се приближува, а ако r стане поголемо, растојанието меѓу линиите се оддалечува.
Формулата за јачината на електричното поле E = kq / r2 исто така покажува дека јачината на електричното поле е обратно пропорционална на квадратот на растојанието. Ако r е помало, тогаш јачината на електричното поле станува поизразена, а ако r стане поизразена, тогаш јачината на електричното поле станува помала.
Врз основа на горенаведениот преглед, може да се заклучи дека ако r се намалува (се приближува до полнежот), јачината на електричното поле се зголемува, а растојанието меѓу линиите исто така се приближува. Обратно, ако r станува поизразено (колку е подалеку од полнежот), јачината на електричното поле се намалува, а растојанието меѓу линиите исто така се оддалечува.
Трето, бројот на E линии е пропорционален на јачината на електричното поле. Колку повеќе линии на електричното поле, толку е поголема јачината на електричното поле. Колку помалку линии на електричното поле, толку е помала јачината на електричното поле.
