Pole elektryczne to obiekt generowany przez ładunek elektryczny, który oddziałuje na przestrzeń wokół niego, gdzie wpływ pola elektrycznego jest odczuwalny tylko przez inne ładunki elektryczne. Gdy inny ładunek elektryczny znajduje się w polu elektrycznym generowanym przez ładunek elektryczny, ten drugi ładunek elektryczny odczuwa wpływ w postaci siły elektrycznej.
Definicję pola elektrycznego, wyjaśnioną w artykule o polach elektrycznych, można zrozumieć w umyśle, ale można ją również wyobrazić sobie. Aby zwizualizować pole elektryczne, przedstawiono linie pola elektrycznego. Linie pola elektrycznego to zestaw linii poprowadzonych wokół ładunku elektrycznego, aby wskazać jego obecność. Ponieważ mają one na celu zademonstrowanie obecności pola elektrycznego, istnieje związek między tymi liniami a polem elektrycznym. Innymi słowy, wielkość i kierunek pola elektrycznego można wyjaśnić za pomocą diagramu linii pola elektrycznego.
Poniżej przedstawiono związek pomiędzy kierunkiem i natężeniem pola elektrycznego a liniami pola elektrycznego:
PierwszyKierunek pola elektrycznego jest odwrócony od ładunku dodatniego i skierowany do ładunku ujemnego. Zatem kierunek linii pola elektrycznego jest również odwrócony od ładunku dodatniego i skierowany do ładunku ujemnego. Jeśli ładunek dodatni znajduje się blisko ładunku ujemnego, linie pola elektrycznego są przedstawione jako rozciągające się od ładunku dodatniego w kierunku ładunku ujemnego. I odwrotnie, jeśli ładunek dodatni znajduje się blisko ładunku ujemnego, linie pola elektrycznego są przedstawione jako rozciągające się od każdego ładunku dodatniego i od siebie.
Po drugie , natężenie pola elektrycznego jest reprezentowane przez odległość między liniami pola elektrycznego. Im mniejsza odległość między liniami pola elektrycznego, tym większe natężenie pola elektrycznego, a im większa odległość między liniami pola elektrycznego, tym mniejsze natężenie pola elektrycznego.
Dlaczego im bliżej siebie znajdują się linie pola, tym silniejsze jest pole elektryczne? Aby to zrozumieć, rozważmy następujące wyjaśnienie. Załóżmy, że ładunek dodatni znajduje się w środku kuli, a linie pola elektrycznego rozchodzą się w różnych kierunkach, przenikając powierzchnię kuli. Jeśli liczba linii pola elektrycznego wynosi N, a pole powierzchni kuli wynosi 4πr, to:2 wówczas liczba linii na jednostkę powierzchni lub gęstość linii wynosi N/4πr2. Na podstawie tego wzoru, dla tego samego N, jeśli r jest mniejsze, to odległość między liniami jest mniejsza, a jeśli r jest większe, to odległość między liniami jest większa. Wzór na natężenie pola elektrycznego to E = kq/r.2 Pokazuje również, że natężenie pola elektrycznego jest odwrotnie proporcjonalne do kwadratu odległości. Im mniejsze r, tym większe natężenie pola elektrycznego, a im większe r, tym mniejsze natężenie pola elektrycznego.
Na podstawie powyższego przeglądu można stwierdzić, że im mniejsze jest r (bliżej ładunku), tym większe jest natężenie pola elektrycznego, a odległość między liniami jest również mniejsza. I odwrotnie, im większe jest r (dalej od ładunku), tym mniejsze jest natężenie pola elektrycznego, a odległość między liniami jest również większa.
Po trzecie , liczba linii pola elektrycznego jest proporcjonalna do natężenia pola elektrycznego. Im więcej linii pola elektrycznego, tym większe natężenie pola elektrycznego. Im mniej linii pola elektrycznego, tym mniejsze natężenie pola elektrycznego.
Przykłady soal
1. Pytania z egzaminu krajowego SMA z fizyki 2012/2013 SA 55 nr 28
Na poniższym obrazie ładunku, który pokazuje linie sił działające na dwa ładunki znajdujące się blisko siebie, widać...
Pembahasan
Linie pola elektrycznego, czyli linie sił, są rysowane od ładunku dodatniego do ujemnego. Jeśli zbliżymy do siebie ładunek dodatni i ujemny, linie sił będą wyglądać jak w odpowiedzi A.
Prawidłowa odpowiedź to A.
2. Pytania z egzaminu krajowego SMA z fizyki 2012/2013 SA 60 nr 28
Dwa ładunki elektryczne zbliżają się do siebie, tworząc linię łączącą, co powoduje powstanie linii pola elektrycznego. Prawidłowy obraz to…
Pembahasan
Prawidłowa odpowiedź to D.
3. Pytania z egzaminu krajowego SMA z fizyki 2012/2013 SA 65 nr 28
Prawidłowe linie sił między dwoma ładunkami to…
Pembahasan
Prawidłowa odpowiedź to D.
