Чланак о електричном пољу
Што се тиче електричног наелектрисања, научено је да се иста наелектрисања одбијају, док се различита наелектрисања привлаче. Ако се позитивно наелектрисани објекат приближи негативно наелектрисаном објекту, два објекта се привлаче тако да се крећу један према другом. Супротно томе, ако се позитивно наелектрисани објекат приближи позитивно наелектрисаном објекту, тада се два објекта одбијају тако да се удаљавају један од другог. Као што је проучавано на тему Кулоновог закона, електрично наелектрисани објекти могу убрзати друге електрично наелектрисане објекте јер постоји електрична сила која делује између ових електрично наелектрисаних објеката. Електрична сила коју врши електрично наелектрисани објекат на друге електрично наелектрисане објекте је један пример силе која може деловати без контакта. Други пример силе која може деловати на даљину је сила гравитације . Гравитациону силу врши масени објекат на друге масене објекте.
Сила трења , сила потиска, нормална сила су примери сила које је лако разумети јер ове силе делују када дође до контакта. Напротив, електрична сила је пример силе коју је тешко разумети јер ова сила може деловати са одређене удаљености без додира. Да би се разумела електрична сила која може деловати са одређене удаљености, појављује се концепт електричног поља. Концепт електричног поља развио је британски научник Мајкл Фарадеј (1791-1867).
Дефиниција електричног поља (Е)
Претпоставимо да је стакло у почетку било електрично неутрално. Након трљања крпом, стаклени штапић постаје електрично наелектрисан. Када се стаклени штапић наелектрише, истовремено се око стакла појављује електрично поље. Ако стакло постане неутрално, истовремено електрично поље нестаје. Дакле, постојање електричног наелектрисања не може се одвојити од присуства електричног наелектрисања. Електронско наелектрисање није врста супстанце попут ваздуха, нити је врста таласа, попут електромагнетних таласа. Електронско наелектрисање је нешто што је узроковано електричним наелектрисањем и утиче на простор око електричног наелектрисања, где друга електрична наелектрисања осећају само утицај електричног наелектрисања.
Да би се проверило да ли постоји Е у просторији, претпоставља се да се у том простору налази пробно наелектрисање. Пробно наелектрисање је минимално наелектрисање (Q) тако да производи електрично поље које је мало, па се може занемарити. Међутим, пробно наелектрисање може осетити утицај електричног поља које генеришу друга електрична наелектрисања. Пробно наелектрисање се приказује само да би се испитало да ли постоји Е. Ако постоји Е у простору,
Тестно наелектрисање мора да искусити електричну силу, док ако нема Е, тестно наелектрисање не искусити електричну силу.
Погледајте фигуру са стране.
На слици 1, наелектрисање +q1 и наелектрисање +q2 производе Е у околном простору. Када се пробно наелектрисање +qo постави у тачку у простору, на пробно наелектрисање + qo делује електрична сила. F1 је електрична сила коју наелектрисање + q1 делује на пробно наелектрисање + qo , а F2 је електрична сила коју наелектрисање +q2 делује на пробно наелектрисање +qo . На слици 2, када се пробно наелектрисање уклони, Е остаје и не нестаје из те тачке. Е1 је електрично поље које производи електрично наелектрисање +q1 , а Е2 је Е које производи електрично наелектрисање + q2.
Јачина електричног поља
Е је векторска величина, где електрично поље има магнитуду и смер. Величина Е се обично назива јачином Е. Јачина Е у некој тачки је дефинисана као сила електрицитета коју електрично наелектрисање делује на позитивно пробно наелектрисање постављено у тој тачки, подељена са величином пробног наелектрисања.
E = јачина електричног поља
F = електрична сила
q = пробно наелектрисање
Јединица за електричну силу је Њутн, а јединица за електрично наелектрисање је Кулон, тако да је јединица за E Њутн / Кулон, скраћено N/C.
Правац електричног поља
На слици 1а, позитивно електрично наелектрисање (+Q) делује електричном силом на позитивно пробно наелектрисање (+q), где је смер електричне силе (F) одсутан од наелектрисања +Q.
На слици 1б, када се уклони тестно наелектрисање, у овој тачки постоји електрично поље (Е) чији је смер супротан од електричног наелектрисања Q.
На слици 2а, негативно електрично наелектрисање (-Q) делује електричном силом у позитивном пробном наелектрисању (+q), где се смер електричне силе (F) приближава наелектрисању -Q.
На слици 2б, када се уклони пробно наелектрисање, у овој тачки постоји електрично поље (Е) чији је смер близак електричном наелектрисању -Q.
На основу горње слике и објашњења, може се закључити да је смер електричног поља од позитивног електричног наелектрисања и приближава се негативном електричном наелектрисању.
Линије електричног поља
Е генерише електрично наелектрисање и утиче на простор око електричног наелектрисања, где утицај Е осећају само друга електрична наелектрисања. Када се друго електрично наелектрисање налази у Е генерисаном електричним наелектрисањем, друго електрично наелектрисање осећа утицај електричне силе.
Разумевање електричног поља изнад, као што је описано у чланку о електричном пољу, може се остварити умом, али се може само замислити у уму. Да би се визуализовало електрично поље, приказују се линије електричног поља. Линије електричног поља су скуп линија нацртаних око електричног наелектрисања како би се указало на постојање електричног поља. Пошто циљ је да се покаже присуство електричног поља, постоји веза између ових линија са електричним пољем. Другим речима, величина и смер електричног поља могу се објаснити цртањем линија електричног поља.
Следи веза између правца и јачине електричног поља са линијама електричног поља:
Прво, правац E се удаљава од позитивног наелектрисања и приближава се негативном наелектрисању. Дакле, правац линија електричног поља је такође удаљен од позитивног наелектрисања и приближава се негативном наелектрисању.
Ако је позитивно наелектрисање поред негативног наелектрисања, линије електричног поља се повлаче од позитивног наелектрисања ка негативном наелектрисању. Супротно томе, ако је позитивно наелектрисање поред позитивног наелектрисања, линије електричног поља се повлаче од сваког позитивног наелектрисања и удаљавају се једна од друге.
Друго, јачина електричног поља је представљена растојањем између линија електричног поља. Што је растојање између линија електричног поља мање, то је јачина електричног поља већа, а што је растојање између линија електричног поља веће, то је јачина електричног поља мања.
Зашто је, што је мања удаљеност између линија, већа јачина електричног поља? Да бисмо ово разумели, погледајте следеће објашњење. Претпоставимо да се позитивно наелектрисање налази у центру сфере и да се линије електричног поља шире у различитим правцима кроз површину сфере. Ако је број линија електричног поља N, а површина сфере је 4πr² , онда је број линија по јединици површине или густина линија N / 4πr² . На основу ове формуле, за исто N, ако се r смањи, удаљеност између линија се приближава, а ако се r повећа, удаљеност између линија се удаљава.
Формула за јачину електричног поља E = kq / r² такође показује да је јачина електричног поља обрнуто пропорционална квадрату растојања. Ако је r мање, онда је јачина електричног поља израженија, а ако је r израженије, онда се јачина електричног поља смањује.
На основу горе наведеног прегледа, може се закључити да ако се r смањује (приближавамо се наелектрисању), јачина електричног поља се повећава, а растојање између линија се такође приближава. Супротно томе, ако се r више увећава (што смо даље од наелектрисања), јачина електричног поља се смањује, а растојање између линија се такође удаљава.
Треће, број Е линија је пропорционалан јачини електричног поља. Што је више линија електричног поља, то је јачина електричног поља већа. Што је мање линија електричног поља, то је јачина електричног поља мања.
