Цахилгаан орон

Мөн суралц Цахилгаан орны асуудлын хэлэлцүүлэг Дан Цахилгаан талбайн жишээ асуултууд

Алсын зайд үйлчилж чадах цахилгаан хүчний талаарх ойлголтыг хөнгөвчлөхийн тулд талбар гэсэн ойлголтыг нэвтрүүлсэн. Цахилгаан талбар гэсэн ойлголтыг Британийн эрдэмтэн Майкл Фарадей (1791–1867) боловсруулсан.

Ойлголт

Шилэн саваа анх цахилгаан саармаг байсан гэж бодъё. Даавуугаар үрсний дараа шилэн саваа цахилгаан цэнэгтэй болдог. Шилэн саваа ... үед цахилгаан цэнэг, үүний зэрэгцээ шилэн савааны эргэн тойронд талбар гарч ирнэ. Хэрэв шилэн саваа төвийг сахисан бол талбар нь орон зайнаас алга болно. Тиймээс талбарын оршин тогтнол нь цахилгаан цэнэгийн оршин тогтнолоос салшгүй юм. Цахилгаан талбар нь агаар шиг бодисын төрөл эсвэл цахилгаан соронзон долгион шиг долгионы төрөл биш, харин цахилгаан цэнэгээс үүсч, цахилгаан цэнэгийн эргэн тойрон дахь орон зайд нөлөөлдөг зүйл бөгөөд түүний нөлөө нь зөвхөн бусад цахилгаан цэнэгүүдээр мэдрэгддэг.

Орон зайд талбар байгаа эсэхийг шалгахын тулд нэг талбар байгаа гэж үзнэ. туршилтын ачаалал тэр орон зайд. Туршилтын цэнэг нь маш бага хэмжээтэй тул маш жижиг орон үүсгэдэг тул үл тоомсорлож болох цэнэг (Q) юм. Гэсэн хэдий ч туршилтын цэнэг нь бусад цахилгаан цэнэгийн үүсгэсэн орны нөлөөг мэдэрч чаддаг. Туршилтын цэнэг нь зөвхөн цахилгаан орон байгаа эсэхийг судлахад л байдаг. Хэрэв байгаа бол туршилтын цэнэг нь ... хэлбэрээр нөлөөллийг мэдрэх нь гарцаагүй. цахилгаан хүч эсрэгээрээ, хэрэв тэнд байхгүй бол туршилтын цэнэгийг мэдрэхгүй цахилгаан хүч.

Хажуу талын зургийг хараарай.
Зураг 1-т цэнэг +q байна.₁ ба цэнэг +q₂ хүрээлэн буй орон зайд цахилгаан орон үүсгэдэг. Туршилтын цэнэг +q байрлуулахад_o орон зайн нэг цэг дээр туршилтын цэнэг +q_o цахилгаан хүчийг мэдрэх. F₁ нь цэнэгийн үйлчлэх цахилгаан хүч +q юм.₁ туршилтын цэнэг +q үед_o болон F₂ нь цэнэгийн үйлчлэх цахилгаан хүч +q юм.₂ туршилтын цэнэг +q үед_oЗураг 2-т туршилтын цэнэг салгагдахад талбар хэвээр үлдэж, тэр цэгээс алга болохгүй. E₁ нь цахилгаан цэнэгийн үүсгэсэн талбар +q₁ болон Е₂ нь цахилгаан цэнэгийн үүсгэсэн талбар +q₂.

Талбайн хүч

Цахилгаан орон гэдэг нь хэмжээ ба чиглэлтэй вектор хэмжигдэхүүн юм. Цэг дэх цахилгаан орны хүчлэгийг тухайн цэг дээр байрлуулсан эерэг туршилтын цэнэг дээр цахилгаан цэнэг үйлчилж буй цахилгаан хүчийг туршилтын цэнэгийн хэмжээнд хуваасантай адилтгана.
Мэдээлэл:
E = талбайн хүч чадал
F = цахилгаан хүч
q = туршилтын цэнэгийн хэмжээ
Мэдээлэл:
Q = цахилгаан цэнэг
r = цахилгаан цэнэг ба туршилтын цэнэг хоорондын зай
(унших: эпсилон тэг) = хоосон орон зайн диэлектрик нэвчилт = 8,854 x 10^-12 C²/Нм²
k = Кулон тогтмол = 9 x 10⁹ Нм²/C²

Цахилгаан хүчний нэгж нь Ньютон, цахилгаан цэнэгийн нэгж нь Кулон тул талбайн нэгж нь Ньютон/Кулон, товчилсон N/C юм.

Ара

 
Хажуу талын зургийг хараарай
Пада Зураг 1a, эерэг цахилгаан цэнэг (+Q) нь эерэг туршилтын цэнэг (+q) дээр цахилгаан хүч үйлчилдэг бөгөөд цахилгаан хүчний чиглэл (F) нь +Q цэнэгээс хол байна.
Пада Зураг 1б, туршилтын цэнэг салгагдаж байх үед тухайн цэг дээр Q цахилгаан цэнэгээс чиглэл нь холдох (E) талбар бий болно.
Пада Зураг 2a, сөрөг цахилгаан цэнэг (-Q) нь эерэг туршилтын цэнэг (+q) дээр цахилгаан хүч үйлчилдэг бөгөөд цахилгаан хүчний чиглэл (F) нь -Q цэнэгт ойртдог.
Пада Зураг 2б, туршилтын цэнэг салгагдаж байх үед тухайн цэг дээр Q цахилгаан цэнэгтэй ойролцоо чиглэлтэй (E) талбар үүснэ.
Дээрх зураг болон тайлбар дээр үндэслэн талбайн чиглэл нь эерэг цахилгаан цэнэгээс холдож, сөрөг цахилгаан цэнэг рүү чиглэж байна гэж дүгнэж болно.

Бодлогын жишээ

1. А цэг нь цахилгаан орон дотор байрладаг. А цэг дэх цахилгаан орны хүчлэг нь 0,4 Н/Кл байна. Хэрэв 0,2 Кл цэнэгтэй объектыг А цэг дээр байрлуулбал Кулоны хүч...
А. 0,2 Н
Б. 0,4 Н
C. 0,6 N
D. 0,7 N
Зүүн 0,8 Н
Хэлэлцүүлэг:
Энэ нь мэдэгдэж байна :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
Асуусан :
Цахилгаан хүч?
Жаваб :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
Зөв хариулт нь Е.

2. Цэнэглэгдсэн цэг q цэнэгийн (+) үүсгэсэн цахилгаан орны А цэг дээр байрладаг тул q цэнэг рүү чиглэсэн чиглэлд 0,1 Н хүчийг мэдэрдэг. Хэрэв А цэг дэх орны хүчлэг 0,02 Н/К бол q цэнэгийн хэмжээ ба төрөл нь...
А. 5,0 C, эерэг
B. 5,0 C, сөрөг
C. 4,0 C, эерэг
D. 2,5 C, сөрөг
E. 2,5 C, эерэг
Хэлэлцүүлэг:
Энэ нь мэдэгдэж байна :
F = 0,1N
E = 0,02 N/C
Асуусан :
q цэнэгийн хэмжээ ба чиглэл хэд вэ?
Жаваб :
Цэнэгийн хэмжээ q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N: 0,02 N / C = 5C
Цэнэгийн төрөл q:
Кулоны хүчний чиглэл нь q цэнэг рүү чиглэсэн тул q цэнэг нь эерэг утгатай байх ёстой.