Електрично поље

Такође проучите дискусију о питањима електричног поља и примере питања о електричном пољу.

Да би се олакшало разумевање електричне силе која може да делује на даљину, уведен је концепт поља. Концепт електричног поља развио је британски научник Мајкл Фарадеј (1791–1867).

Пенгертиан

Претпоставимо да је стаклени штапић у почетку електрично неутралан. Након трљања крпом, стаклени штапић постаје електрично наелектрисан. Када стаклени штапић има електрични набој , око њега се истовремено појављује поље. Ако стаклени штапић постане неутралан, поље истовремено нестаје из простора. Дакле, постојање поља је неодвојиво од присуства електричног набоја. Електрично поље није врста супстанце попут ваздуха, нити врста таласа попут електромагнетних таласа, већ је нешто што генерише електрично набој и утиче на простор око њега, где његов утицај осећају само друга електрична набоја.

Да би се тестирало да ли поље постоји у простору, претпоставља се да у том простору постоји пробно наелектрисање . Пробно наелектрисање је наелектрисање (Q) које је толико мало да производи веома мало поље и стога се може занемарити. Међутим, пробно наелектрисање може да осети утицај поља које генеришу друга електрична наелектрисања. Пробно наелектрисање је присутно само да би се испитало да ли електрично поље постоји. Ако постоји, пробно наелектрисање ће искусити утицај у облику електричне силе. Насупрот томе, ако га нема, пробно наелектрисање неће искусити електричну силу.

Погледајте слику са стране.
На слици 1, наелектрисање +q₁ и наелектрисање +q₂ производи електрично поље у околном простору. Када се постави пробно наелектрисање +q_o у тачки у простору, пробно наелектрисање +q_o осећа електричну силу. F₁ је електрична сила коју делује наелектрисање +q₁ при пробном наелектрисању +q_o и Ф₂ је електрична сила коју делује наелектрисање +q₂ при пробном наелектрисању +q_oНа слици 2, када се уклони пробно наелектрисање, поље остаје и не нестаје од те тачке. Е₁ је поље које производи електрично наелектрисање +q₁ и Е₂ је поље које производи електрично наелектрисање +q₂.

Јачина поља

Електрично поље је векторска величина, која има и величину и смер. Јачина електричног поља у некој тачки је дефинисана као електрична сила којом електрично наелектрисање делује на позитивно пробно наелектрисање постављено у тој тачки, подељена величином пробног наелектрисања.
Информације:
E = јачина поља
F = електрична сила
q = величина тестног наелектрисања
Информације:
Q = електрично наелектрисање
r = растојање између електричног наелектрисања и тестног наелектрисања
(читај: епсилон нула) = пермитивност празног простора = 8,854 x 10^{-КСНУМКС} C²/Нм²
k = Кулонова константа = 9 x 10⁹ Нм²/C²

Јединица за електричну силу је Њутн, а јединица за електрично наелектрисање је Кулон, тако да је јединица за поље Њутн/Кулон, скраћено N/C.

Арах

 
Погледајте слику са стране
Пада Слика 1а, позитивно електрично наелектрисање (+Q) делује електричном силом на позитивно пробно наелектрисање (+q), где је смер електричне силе (F) усмерен од +Q наелектрисања.
Пада Слика 1б, када се пробно наелектрисање уклони, у тој тачки постоји поље (E) чији је смер супротан од електричног наелектрисања Q.
Пада Слика 2а, негативно електрично наелектрисање (-Q) делује електричном силом на позитивно пробно наелектрисање (+q), где се смер електричне силе (F) приближава -Q наелектрисању.
Пада Слика 2б, када се пробно наелектрисање уклони, у тој тачки постоји поље (Е) чији је смер близак електричном наелектрисању -Q.
На основу горње слике и објашњења, може се закључити да је смер поља од позитивног електричног наелектрисања ка негативном електричном наелектрисању.

Пример проблема

1. Тачка А се налази у електричном пољу. Јачина електричног поља у тачки А је 0,4 N/C. Ако се објекат са наелектрисањем од 0,2 C постави у тачку А, на њега ће деловати Кулонова сила...
А. 0,2 Н.
Б. 0,4 Н.
Ц. 0,6 Н.
Д. 0,7 Н.
И. 0,8 С
Дискусија:
познато је :
E = 0,4 Н/Ц
q = 0,2 °C
Питао :
Електрична сила?
Јаваб :
F = q E = (0,2 °C)(4 N/C) = 0,8 N
Тачан одговор је Е.

2. Наелектрисана тачка q налази се у тачки А у електричном пољу које генерише наелектрисање (+) тако да на њега делује сила од 0,1 N у смеру ка наелектрисању q. Ако је јачина поља у тачки А 0,02 N/C, онда су величина и врста наелектрисања q...
A. 5,0°C, позитивно
Б. 5,0 Ц, негативно
C. 4,0 C, позитивно
D. 2,5 C, негативно
E. 2,5°C, позитивно
Дискусија:
познато је :
Ф = 0,1Н
E = 0,02 Н/Ц
Питао :
Колика је величина и смер наелектрисања q?
Јаваб :
Величина наелектрисања q:
F = q E
к = Ф / Е = 0,1 Н: 0,02 Н/Ц = 5Ц
Врста наелектрисања q:
Правац Кулонове силе је ка наелектрисању q, тако да наелектрисање q мора имати позитивну вредност.