Мақола дар бораи майдони электрикӣ
Дар мавзӯи заряди электрикӣ, маълум шуд, ки зарядҳои монанд якдигарро тела медиҳанд, дар ҳоле ки зарядҳои гуногун якдигарро ҷалб мекунанд. Агар як ҷисми мусбат заряднок ба як ҷисми манфӣ заряднок наздик карда шавад, ду ҷисм ба ҳам мекашанд, то ки онҳо ба сӯи якдигар ҳаракат кунанд. Баръакс, агар як ҷисми мусбат заряднок ба як ҷисми мусбат заряднок наздик карда шавад, пас ду ҷисм якдигарро тела медиҳанд, то ки онҳо аз якдигар дур шаванд. Тавре ки дар мавзӯи қонуни Кулон омӯхта шудааст, ҷисмҳои барқӣ метавонанд дигар ҷисмҳои барқӣ заряднокро суръат бахшанд, зеро байни ин ҷисмҳои барқӣ заряднок қувваи электрикӣ амал мекунад. Қувваи электрике, ки аз ҷониби як ҷисми барқӣ заряднок ба дигар ҷисмҳои барқӣ заряднок таъсир мекунад, як мисоли қувваест, ки метавонад бе тамос амал кунад. Мисоли дигари қуввае, ки метавонад дар масофа амал кунад , қувваи ҷозиба аст . Қувваи ҷозиба аз ҷониби як ҷисми массавӣ ба дигар ҷисмҳои массавӣ таъсир мекунад.
Қувваи соиш , қувваи тела, қувваи муқаррарӣ мисолҳои қувваҳое мебошанд, ки фаҳмиданашон осон аст, зеро ин қувваҳо ҳангоми ба амал омадани тамос кор мекунанд. Баръакс, қувваи электрикӣ мисоли қувваест, ки фаҳмиданаш душвор аст, зеро ин қувва метавонад аз масофаи муайян бе ламс кор кунад. Барои фаҳмидани қувваи электрикӣ, ки метавонад аз масофаи муайян амал кунад, мафҳуми майдони электрикӣ пайдо мешавад. Мафҳуми майдони электрикӣ аз ҷониби олими бритониёӣ Майкл Фарадей (1791-1867) таҳия шудааст.
Таърифи майдони электрикӣ (E)
Фарз мекунем, ки шиша дар аввал аз ҷиҳати электрикӣ бетараф буд. Пас аз молидан бо матоъ, чӯбчаи шишагӣ заряднок мешавад. Вақте ки чӯбчаи шишагӣ заряднок мешавад, дар айни замон майдони электрикӣ дар атрофи шиша пайдо мешавад. Агар шиша бетараф шавад, дар айни замон майдони электрикӣ нопадид мешавад. Пас, мавҷудияти E-ро аз мавҷудияти заряди электрикӣ ҷудо кардан мумкин нест. E як навъ модда ба монанди ҳаво ва як навъ мавҷ ба монанди мавҷҳои электромагнитӣ нест. E чизест, ки аз ҷониби заряди электрикӣ ба вуҷуд меояд ва ба фазои атрофи заряди электрикӣ таъсир мерасонад, ки дар он дигар зарядҳои электрикӣ танҳо таъсири E-ро ҳис мекунанд.
Барои санҷидани он ки оё дар як ҳуҷра E мавҷуд аст, фарз карда мешавад, ки дар он фазо заряди санҷишӣ мавҷуд аст. Заряди санҷишӣ заряди минималӣ (Q) аст , аз ин рӯ заряд майдони электрикии ночизро ба вуҷуд меорад, аз ин рӯ онро нодида гирифтан мумкин аст. Аммо, заряди санҷишӣ метавонад таъсири майдони электрикии аз ҷониби дигар зарядҳои электрикӣ ба вуҷуд омадаро эҳсос кунад. Заряди санҷишӣ танҳо барои таҳқиқи он ки оё E вуҷуд дорад, пешниҳод карда мешавад. Агар дар фазо E мавҷуд бошад,
заряди озмоишӣ бояд қувваи электрикиро эҳсос кунад, дар ҳоле ки агар E набошад, заряди озмоишӣ қувваи электрикиро эҳсос намекунад.
Ба расми дар тарафи чап буда нигаред.
Дар расми 1, заряди +q1 ва заряди +q2 дар фазои атроф E-ро ба вуҷуд меоранд. Вақте ки заряди озмоишӣ +qo дар нуқтае дар фазо ҷойгир карда мешавад, заряди озмоишӣ +qo қувваи электрикиро эҳсос мекунад. F1 қувваи электрикие аст, ки аз ҷониби заряди +q1 ба заряди озмоишӣ +qo таъсир мерасонад ва F2 қувваи электрикие аст , ки аз ҷониби заряди +q2 ба заряди озмоишӣ +qo таъсир мерасонад . Дар расми 2, вақте ки заряди озмоишӣ хориҷ карда мешавад, E боқӣ мемонад ва аз он нуқта нопадид намешавад. E1 майдони электрикие аст, ки аз ҷониби заряди электрикии +q1 ба вуҷуд меояд ва E2 E аст, ки аз ҷониби заряди электрикии +q2 ба вуҷуд меояд.
Андозаи майдони электрикӣ
E бузургии векторӣ аст, ки дар он майдони электрикӣ бузургӣ ва самт дорад. Бузургии E одатан ҳамчун қувваи E номида мешавад. Қувваи E дар як нуқта ҳамчун қувваи барқе, ки аз ҷониби заряди электрикӣ ба заряди мусбати озмоишӣ, ки дар он нуқта ҷойгир шудааст, таъсир мекунад ва ба андозаи заряди озмоишӣ тақсим карда мешавад, муайян карда мешавад.
E = шиддати майдони электрикӣ
F = қувваи барқӣ
q = заряди санҷишӣ
Воҳиди қувваи барқӣ Нютон ва воҳиди заряди барқӣ Кулон аст, бинобар ин воҳиди E Нютон / Кулон аст, ки ҳамчун N/C ихтисор карда мешавад.
Самти майдони электрикӣ
Дар расми 1a, заряди электрикии мусбат (+Q) қувваи электрикиро ба заряди озмоишии мусбат (+q) таъсир мерасонад, ки дар он самти қувваи электрикӣ (F) аз заряди +Q дур аст.
Дар расми 1b, вақте ки заряди озмоишӣ хориҷ карда мешавад, дар ин нуқта майдони электрикӣ (E) мавҷуд аст, ки самти он аз заряди электрикии Q дур аст.
Дар расми 2a, заряди электрикии манфӣ (-Q) қувваи электрикиро дар заряди озмоишии мусбат (+q) амалӣ мекунад, ки дар он самти қувваи электрикӣ (F) ба заряди -Q наздик мешавад.
Дар расми 2b, вақте ки заряди озмоишӣ хориҷ карда мешавад, дар ин нуқта майдони электрикӣ (E) мавҷуд аст, ки самти он ба заряди электрикӣ -Q наздик аст.
Бар асоси расм ва шарҳи дар боло овардашуда, метавон хулоса кард, ки самти майдони электрикӣ аз заряди электрикии мусбат дур буда, ба заряди электрикии манфӣ наздик мешавад.
Хатҳои соҳаи барқ
E аз ҷониби заряди электрикӣ тавлид мешавад ва ба фазои атрофи заряди электрикӣ таъсир мерасонад, ки дар он таъсири E танҳо аз ҷониби дигар зарядҳои электрикӣ эҳсос мешавад. Вақте ки заряди электрикии дигар дар E, ки аз ҷониби заряди электрикӣ тавлид шудааст, мавҷуд аст, заряди электрикии дигар таъсири қувваи электрикиро ҳис мекунад.
Дарки майдони электрикии дар боло зикршуда, чунон ки дар мақола дар бораи E тавсиф шудааст, метавонад бо ақл амалӣ карда шавад, аммо онро танҳо дар ақл тасаввур кардан мумкин аст. Барои тасаввур кардани E, хатҳои майдони электрикӣ пешниҳод карда мешаванд. Хатҳои майдони электрикӣ маҷмӯи хатҳое мебошанд, ки дар атрофи заряди электрикӣ кашида шудаанд, то мавҷудияти майдони электрикиро нишон диҳанд. Азбаски он барои нишон додани мавҷудияти E равона шудааст, байни ин хатҳо бо E робита вуҷуд дорад. Ба ибораи дигар, бузургӣ ва самти E-ро бо кашидани хатҳои майдони электрикӣ шарҳ додан мумкин аст.
Робитаи байни самт ва шиддати майдони электрикӣ бо хатҳои майдони электрикӣ чунин аст:
Аввалан, самти E аз заряди мусбат дур шуда, ба заряди манфӣ наздик мешавад. Ҳамин тариқ, самти хатҳои майдони электрикӣ низ аз заряди мусбат дур шуда, ба заряди манфӣ наздик мешавад.
Агар заряди мусбат дар паҳлӯи заряди манфӣ бошад, хатҳои майдони электрикӣ аз заряди мусбат ба заряди манфӣ кашида мешаванд. Баръакс, агар заряди мусбат дар паҳлӯи заряди мусбат бошад, хатҳои майдони электрикӣ аз ҳар як заряди мусбат ва аз якдигар дур кашида мешаванд.
Дуюм, шиддати майдони электрикӣ бо масофа байни хатҳои майдони электрикӣ ифода карда мешавад. Ҳар қадар масофа байни хатҳои майдони электрикӣ наздиктар бошад, ҳамон қадар шиддати майдони электрикӣ баландтар ва ҳар қадар масофа байни хатҳои майдони электрикӣ дуртар бошад, шиддати майдони электрикӣ ҳамон қадар камтар аст.
Чаро, ҳар қадар масофаи байни хатҳо наздиктар бошад, ҳамон қадар қувваи майдони электрикӣ баландтар аст? Барои фаҳмидани ин, ба шарҳи зерин нигаред. Фарз мекунем, ки заряди мусбат дар маркази кура ҷойгир аст ва хатҳои майдони электрикӣ дар самтҳои гуногун дар сатҳи кура паҳн шудаанд. Агар шумораи хатҳои майдони электрикӣ N ва масоҳати сатҳи кура 4πr2 бошад , пас шумораи хатҳо барои як воҳиди масоҳат ё зичии хат N / 4πr2 аст . Бар асоси ин формула, барои ҳамон N, агар r хурдтар шавад, масофа байни хатҳо наздиктар мешавад ва агар r назаррастар шавад, масофа байни хатҳо дуртар мешавад.
Формулаи шиддати майдони электрикӣ E = kq / r2 инчунин нишон медиҳад, ки шиддати майдони электрикӣ ба квадрати масофа мутаносибан баръакс аст. Агар r хурдтар бошад, шиддати майдони электрикӣ бештар намоён мешавад ва агар r бештар намоён шавад, шиддати майдони электрикӣ камтар мешавад.
Бар асоси баррасии дар боло зикршуда, метавон хулоса кард, ки агар r хурдтар шавад (ба заряд наздиктар шавад), қувваи майдони электрикӣ калонтар мешавад ва масофаи байни хатҳо низ наздиктар мешавад. Баръакс, агар r намоёнтар шавад (ҳар қадар аз заряд дуртар бошад), қувваи майдони электрикӣ хурдтар мешавад ва масофаи байни хатҳо низ дуртар мешавад.
Сеюм, шумораи хатҳои E ба шиддати майдони электрикӣ мутаносиб аст. Ҳар қадар хатҳои майдони электрикӣ зиёд бошанд, ҳамон қадар шиддати майдони электрикӣ баландтар аст. Ҳар қадар хатҳои майдони электрикӣ камтар бошанд, ҳамон қадар шиддати майдони электрикӣ камтар аст.
