Artikull mbi fushën elektrike
Lidhur me temën e ngarkesës elektrike, u mësua se ngarkesat e ngjashme shtyjnë njëra-tjetrën, ndërsa ngarkesat e ndryshme tërheqin njëra-tjetrën. Nëse një objekt i ngarkuar pozitivisht i afrohet një objekti të ngarkuar negativisht, të dy objektet tërhiqen së bashku në mënyrë që të lëvizin drejt njëri-tjetrit. Anasjelltas, nëse një objekt i ngarkuar pozitivisht i afrohet një objekti të ngarkuar pozitivisht, atëherë të dy objektet shtyjnë njëri-tjetrin në mënyrë që të largohen nga njëri-tjetri. Siç është studiuar mbi temën e ligjit të Kulombit, objektet e ngarkuara elektrikisht mund të përshpejtojnë objekte të tjera të ngarkuara elektrikisht sepse ekziston një forcë elektrike që vepron midis këtyre objekteve të ngarkuara elektrikisht. Forca elektrike që ushtrohet nga një objekt i ngarkuar elektrikisht mbi objekte të tjera të ngarkuara elektrikisht është një shembull i një force që mund të veprojë pa kontakt. Një shembull tjetër i forcës që mund të veprojë në distancë është forca e gravitetit . Forca gravitacionale ushtrohet nga një objekt masiv mbi objekte të tjera masive.
Forca e fërkimit , forca e shtytjes, forca normale janë shembuj të forcave që janë të lehta për t'u kuptuar sepse këto forca veprojnë kur ndodh kontakti. Përkundrazi, forca elektrike është një shembull i një force që është e vështirë për t'u kuptuar sepse kjo forcë mund të veprojë nga një distancë e caktuar pa u prekur. Për të kuptuar forcën elektrike që mund të veprojë nga një distancë e caktuar, shfaqet koncepti i fushës elektrike. Koncepti i fushës elektrike u zhvillua nga shkencëtari britanik Michael Faraday (1791-1867).
Përkufizimi i fushës elektrike (E)
Supozoni se një gotë fillimisht ishte elektrikisht neutrale. Pasi fërkohet me një leckë, shufra e qelqit ngarkohet elektrikisht. Kur shufra e qelqit ngarkohet elektrikisht, në të njëjtën kohë, rreth qelqit shfaqet një fushë elektrike. Nëse qelqi bëhet neutral, në të njëjtën kohë fusha elektrike zhduket. Pra, ekzistenca e një E nuk mund të ndahet nga prania e një ngarkese elektrike. E nuk është një lloj substance si ajri dhe as një lloj vale, si valët elektromagnetike. Një E është diçka e shkaktuar nga një ngarkesë elektrike dhe ndikon në hapësirën rreth një ngarkese elektrike, ku ngarkesat e tjera elektrike ndiejnë vetëm ndikimin e një E.
Për të testuar nëse ka një E në një dhomë, supozohet se ka një ngarkesë prove në atë hapësirë. Ngarkesa prove është një ngarkesë minimale (Q) në mënyrë që ngarkesa të prodhojë një fushë elektrike që është shumë e vogël, kështu që mund të injorohet. Megjithatë, ngarkesa prove mund të ndiejë ndikimin e fushës elektrike të gjeneruar nga ngarkesa të tjera elektrike. Ngarkesa prove paraqitet vetëm për të hetuar nëse ka një E. Nëse ka një E në hapësirë,
Ngarkesa e provës duhet të përjetojë forcën elektrike, ndërsa nëse nuk ka E, ngarkesa e provës nuk e përjeton forcën elektrike.
Shikoni figurën në anë.
Në figurën 1, ngarkesa +q1 dhe ngarkesa +q2 prodhojnë një E në hapësirën përreth. Kur ngarkesa e provës +qo vendoset në një pikë në hapësirë, ngarkesa e provës +qo përjeton forcën elektrike. F1 është forca elektrike që ushtrohet nga ngarkesa +q1 mbi ngarkesën e provës +qo , dhe F2 është forca elektrike e ushtruar nga ngarkesa +q2 mbi ngarkesën e provës +qo . Në Figurën 2, kur ngarkesa e provës hiqet, E mbetet dhe nuk zhduket nga ajo pikë. E1 është një fushë elektrike e prodhuar nga një ngarkesë elektrike +q1 , dhe E2 është një E e prodhuar nga një ngarkesë elektrike + q2.
Madhësia e fushës elektrike
E është një madhësi vektoriale, ku fusha elektrike ka një madhësi dhe drejtim. Madhësia e një E zakonisht quhet forcë E. Forca e E në një pikë përcaktohet si forca e energjisë elektrike e ushtruar nga një ngarkesë elektrike në një ngarkesë pozitive prove të vendosur në atë pikë, e pjesëtuar me madhësinë e ngarkesës së provës.
E = intensiteti i fushës elektrike
F = forcë elektrike
q = ngarkesa e provës
Njësia e forcës elektrike është Njutoni, dhe njësia e ngarkesës elektrike është Kulombi, kështu që njësia e E është Njutoni/Kuloni, shkurtuar si N/C.
Drejtimi i fushës elektrike
Në Figurën 1a, një ngarkesë elektrike pozitive (+Q) ushtron forcën elektrike mbi ngarkesën pozitive të provës (+q), ku drejtimi i forcës elektrike (F) është larg ngarkesës +Q.
Në Figurën 1b, kur ngarkesa e provës hiqet, në këtë pikë ekziston një fushë elektrike (E) drejtimi i së cilës është larg ngarkesës elektrike Q.
Në Figurën 2a, një ngarkesë elektrike negative (-Q) ushtron forcën elektrike në një ngarkesë prove pozitive (+q), ku drejtimi i forcës elektrike (F) i afrohet ngarkesës -Q.
Në Figurën 2b, kur hiqet ngarkesa e provës, në këtë pikë ekziston një fushë elektrike (E) drejtimi i së cilës është afër ngarkesës elektrike -Q.
Bazuar në figurën dhe shpjegimin e mësipërm, mund të konkludohet se drejtimi i fushës elektrike është larg ngarkesës elektrike pozitive dhe i afrohet ngarkesës elektrike negative.
Linjat e fushës elektrike
E gjenerohet nga një ngarkesë elektrike dhe ndikon në hapësirën përreth ngarkesës elektrike, ku ndikimi i E ndihet vetëm nga ngarkesat e tjera elektrike. Kur një ngarkesë tjetër elektrike është në E të gjeneruar nga një ngarkesë elektrike, një ngarkesë tjetër elektrike ndjen ndikimin e një force elektrike.
Kuptimi i fushës elektrike më sipër, siç përshkruhet në artikullin rreth E-së, mund të realizohet me mendje, por mund të imagjinohet vetëm në mendje. Për të vizualizuar një E, paraqiten vijat e fushës elektrike. Vijat e fushës elektrike janë një grup vijash të vizatuara rreth një ngarkese elektrike për të treguar ekzistencën e një fushe elektrike. Meqenëse synon të tregojë praninë e një E-je, ekziston një lidhje midis këtyre vijave me një E. Me fjalë të tjera, madhësia dhe drejtimi i E-së mund të shpjegohen duke vizatuar vija të fushës elektrike.
Më poshtë është marrëdhënia midis drejtimit dhe intensitetit të fushës elektrike me vija të fushës elektrike:
Së pari, drejtimi i E-së largohet nga ngarkesa pozitive dhe i afrohet ngarkesës negative. Kështu, drejtimi i vijave të fushës elektrike është gjithashtu larg ngarkesës pozitive dhe i afrohet ngarkesës negative.
Nëse ngarkesa pozitive është ngjitur me ngarkesën negative, vijat e fushës elektrike tërhiqen nga ngarkesa pozitive në ngarkesën negative. Anasjelltas, nëse një ngarkesë pozitive është ngjitur me një ngarkesë pozitive, vijat e fushës elektrike tërhiqen nga secila ngarkesë pozitive dhe larg njëra-tjetrës.
Së dyti, intensiteti i fushës elektrike përfaqësohet nga distanca midis vijave të fushës elektrike. Sa më e afërt të jetë distanca midis vijave të fushës elektrike, aq më e lartë është intensiteti i fushës elektrike dhe sa më e largët të jetë distanca midis vijave të fushës elektrike, aq më e vogël është intensiteti i fushës elektrike.
Pse, sa më e afërt të jetë distanca midis vijave, aq më e lartë është intensiteti i fushës elektrike? Për ta kuptuar këtë, shikoni shpjegimin e mëposhtëm. Supozoni se një ngarkesë pozitive është në qendër të sferës dhe vijat e fushës elektrike përhapen në drejtime të ndryshme përmes sipërfaqes së sferës. Nëse numri i vijave të fushës elektrike është N dhe sipërfaqja e sferës është 4πr2 , atëherë numri i vijave për njësi të sipërfaqes ose dendësia e vijës është N / 4πr2 . Bazuar në këtë formulë, për të njëjtin N, nëse r zvogëlohet, distanca midis vijave afrohet dhe nëse r bëhet më e rëndësishme, distanca midis vijave largohet.
Formula e intensitetit të fushës elektrike E = kq / r2 tregon gjithashtu se intensiteti i fushës elektrike është në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës. Nëse r është më i vogël, atëherë intensiteti i fushës elektrike bëhet më i spikatur, dhe nëse r bëhet më i spikatur, atëherë intensiteti i fushës elektrike bëhet më i vogël.
Bazuar në shqyrtimin e mësipërm, mund të konkludohet se nëse r zvogëlohet (duke iu afruar ngarkesës), forca e fushës elektrike rritet dhe distanca midis vijave gjithashtu afrohet. Anasjelltas, nëse r bëhet më i spikatur (sa më larg ngarkesës), forca e fushës elektrike zvogëlohet dhe distanca midis vijave gjithashtu largohet.
Së treti, numri i vijave E është proporcional me intensitetin e fushës elektrike. Sa më shumë vija të fushës elektrike, aq më e lartë është intensiteti i fushës elektrike. Sa më pak vija të fushës elektrike, aq më e vogël është intensiteti i fushës elektrike.
