Fusha elektrike

Studioni gjithashtu diskutimin e pyetjeve të fushës elektrike dhe shembuj të pyetjeve të fushës elektrike.

Për të lehtësuar kuptimin e forcës elektrike që mund të veprojë në distancë, u prezantua koncepti i një fushe. Koncepti i një fushe elektrike u zhvillua nga shkencëtari britanik Michael Faraday (1791–1867).

Kuptimi

Supozojmë se një shufër qelqi është fillimisht elektrikisht neutrale. Pasi fërkohet me një leckë, shufra e qelqit ngarkohet elektrikisht. Kur shufra e qelqit ka një ngarkesë elektrike , një fushë shfaqet njëkohësisht rreth shufrës së qelqit. Nëse shufra e qelqit bëhet neutrale, fusha zhduket njëkohësisht nga hapësira. Pra, ekzistenca e një fushe është e pandashme nga prania e një ngarkese elektrike. Një fushë elektrike nuk është një lloj substance si ajri dhe as një lloj vale si valët elektromagnetike, por është diçka që gjenerohet nga një ngarkesë elektrike dhe ndikon në hapësirën përreth ngarkesës elektrike, ku ndikimi i saj ndihet vetëm nga ngarkesa të tjera elektrike.

Për të testuar nëse ekziston një fushë në një hapësirë, supozohet se ekziston një ngarkesë prove në atë hapësirë. Ngarkesa prove është një ngarkesë (Q) që është aq e vogël sa prodhon një fushë shumë të vogël dhe për këtë arsye mund të injorohet. Megjithatë, ngarkesa prove mund të ndiejë ndikimin e fushës së gjeneruar nga ngarkesa të tjera elektrike. Ngarkesa prove është e pranishme vetëm për të hetuar nëse ekziston një fushë elektrike. Nëse ka një të tillë, ngarkesa prove do të përjetojë një ndikim në formën e një force elektrike. Anasjelltas, nëse nuk ka asnjë, ngarkesa prove nuk do të përjetojë një forcë elektrike.

Shikoni foton në anë.
Në figurën 1, ngarkesa +q₁ dhe ngarkesa +q₂ prodhon një fushë elektrike në hapësirën përreth. Kur vendoset një ngarkesë prove +q_o në një pikë në hapësirë, ngarkesa e provës +q_o duke përjetuar forcë elektrike. F₁ është forca elektrike e ushtruar nga ngarkesa +q₁ në ngarkesën e provës +q_o dhe F₂ është forca elektrike e ushtruar nga ngarkesa +q₂ në ngarkesën e provës +q_oNë figurën 2, kur ngarkesa e provës hiqet, fusha mbetet dhe nuk zhduket nga ajo pikë. E₁ është fusha e prodhuar nga një ngarkesë elektrike +q₁ dhe E₂ është fusha e prodhuar nga një ngarkesë elektrike +q₂.

Fuqia e fushës

Një fushë elektrike është një madhësi vektoriale, që ka si madhësi ashtu edhe drejtim. Forca e fushës elektrike në një pikë përcaktohet si forca elektrike e ushtruar nga një ngarkesë elektrike mbi një ngarkesë pozitive prove të vendosur në atë pikë, e pjesëtuar me madhësinë e ngarkesës së provës.
Informacion:
E = intensiteti i fushës
F = forcë elektrike
q = madhësia e ngarkesës së provës
Informacion:
Q = ngarkesë elektrike
r = distanca midis ngarkesës elektrike dhe ngarkesës së provës
(lexo: epsilon zero) = permitiviteti i hapësirës boshe = 8,854 x 10^-12 C²/Nm²
k = konstantja e Kulombit = 9 x 10⁹ Nm²/C²

Njësia e forcës elektrike është Njutoni dhe njësia e ngarkesës elektrike është Kulombi, pra njësia e fushës është Njutoni/Kulombi, shkurt N/C.

Arah

 
Shikoni foton në anë
Në Figura 1a, një ngarkesë elektrike pozitive (+Q) ushtron një forcë elektrike mbi një ngarkesë prove pozitive (+q), ku drejtimi i forcës elektrike (F) është larg ngarkesës +Q.
Në Figura 1b, kur ngarkesa e provës hiqet, në atë pikë ekziston një fushë (E) drejtimi i së cilës është larg ngarkesës elektrike Q.
Në Figura 2a, një ngarkesë elektrike negative (-Q) ushtron një forcë elektrike mbi një ngarkesë pozitive prove (+q), ku drejtimi i forcës elektrike (F) i afrohet ngarkesës -Q.
Në Figura 2b, kur ngarkesa e provës hiqet, në atë pikë ekziston një fushë (E) drejtimi i së cilës është afër ngarkesës elektrike -Q.
Bazuar në imazhin dhe shpjegimin e mësipërm, mund të konkludohet se drejtimi i fushës është larg ngarkesës elektrike pozitive dhe drejt ngarkesës elektrike negative.

Shembull problemesh

1. Pika A ndodhet në një fushë elektrike. Intensiteti i fushës elektrike në pikën A është 0,4 N/C. Nëse një objekt me një ngarkesë prej 0,2 C vendoset në pikën A, një forcë Kulombi prej...
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
E. 0,8 N
Diskutim:
Dihet :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
Pyeti :
Forcë elektrike?
Xhevab :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
Përgjigja e saktë është E.

2. Një pikë e ngarkuar q është në pikën A në fushën elektrike të gjeneruar nga ngarkesa (+) në mënyrë që të përjetojë një forcë prej 0,1 N në drejtimin drejt ngarkesës q. Nëse intensiteti i fushës në pikën A është 0,02 N/C, atëherë madhësia dhe lloji i ngarkesës q janë...
A. 5,0 C, pozitiv
B. 5,0 C, negativ
C. 4,0 C, pozitiv
D. 2,5 C, negativ
E. 2,5 C, pozitiv
Diskutim:
Dihet :
F = 0,1 N
E = 0,02 N/C
Pyeti :
Cila është madhësia dhe drejtimi i ngarkesës q?
Xhevab :
Madhësia e ngarkesës q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N : 0,02 N/C = 5C
Lloji i ngarkesës q:
Drejtimi i forcës së Kulonit është drejt ngarkesës q, kështu që ngarkesa q duhet të ketë një vlerë pozitive.