Elektr maydoni

Shuningdek, elektr maydoniga oid savollarni muhokama qilishni va elektr maydoniga oid savollarga misollar keltirishni o'rganing.

Masofadan ta'sir qila oladigan elektr kuchini tushunishni osonlashtirish uchun maydon tushunchasi kiritildi. Elektr maydoni tushunchasi britaniyalik olim Maykl Faraday (1791–1867) tomonidan ishlab chiqilgan.

Tushunish

Aytaylik, shisha tayoqcha dastlab elektr neytral bo'ladi. Mato bilan ishqalangandan so'ng, shisha tayoqcha elektr zaryadlanadi. Shisha tayoqcha elektr zaryadiga ega bo'lganda , bir vaqtning o'zida shisha tayoqcha atrofida maydon paydo bo'ladi. Agar shisha tayoqcha neytral bo'lsa, maydon bir vaqtning o'zida fazodan yo'qoladi. Shunday qilib, maydonning mavjudligi elektr zaryadining mavjudligidan ajralmasdir. Elektr maydoni havo kabi modda turi emas va elektromagnit to'lqinlar kabi to'lqin turi emas, balki elektr zaryadi tomonidan hosil bo'ladigan va elektr zaryadi atrofidagi fazoga ta'sir qiladigan narsadir, bu yerda uning ta'siri faqat boshqa elektr zaryadlari tomonidan seziladi.

Maydonning biror joyda mavjudligini tekshirish uchun, o'sha joyda sinov zaryadi bor deb taxmin qilinadi . Sinov zaryadi juda kichik bo'lgan zaryad (Q) bo'lib, u juda kichik maydon hosil qiladi va shuning uchun uni e'tiborsiz qoldirish mumkin. Biroq, sinov zaryadi boshqa elektr zaryadlari tomonidan hosil qilingan maydonning ta'sirini sezishi mumkin. Sinov zaryadi faqat elektr maydoni mavjudligini tekshirish uchun mavjud. Agar mavjud bo'lsa, sinov zaryadi elektr kuchi shaklida ta'sirga duch keladi. Aksincha, agar mavjud bo'lmasa, sinov zaryadi elektr kuchiga duch kelmaydi.

Yon tomondagi rasmga qarang.
1-rasmda, zaryad +q₁ va zaryad +q₂ atrofdagi fazoda elektr maydonini hosil qiladi. Sinov zaryadi +q joylashtirilganda_o fazodagi bir nuqtada, sinov zaryadi +q_o elektr kuchini boshdan kechirish. F₁ zaryad +q tomonidan ta'sirlanadigan elektr kuchidir₁ sinov zaryadida +q_o va F₂ zaryad +q tomonidan ta'sirlanadigan elektr kuchidir₂ sinov zaryadida +q_o2-rasmda, sinov zaryadi olib tashlanganda, maydon qoladi va o'sha nuqtadan yo'qolmaydi. E₁ elektr zaryadi +q tomonidan hosil qilingan maydondir₁ va E₂ elektr zaryadi +q tomonidan hosil qilingan maydondir₂.

Maydon kuchi

Elektr maydoni vektor kattaligi bo'lib, ham kattalik, ham yo'nalishga ega. Nuqtadagi elektr maydon kuchi elektr zaryadining shu nuqtada joylashgan musbat sinov zaryadiga ta'sir qiluvchi elektr kuchini sinov zaryadining kattaligiga bo'lish orqali aniqlanadi.
Ma'lumot:
E = maydon kuchi
F = elektr kuchi
q = sinov zaryadining kattaligi
Ma'lumot:
Q = elektr zaryadi
r = elektr zaryadi va sinov zaryadi orasidagi masofa
(o'qing: epsilon nol) = bo'sh joyning permittivligi = 8,854 x 10^-12 C²/Nm²
k = Kulon doimiysi = 9 x 10⁹ Nm²/C²

Elektr kuchining birligi Nyuton, elektr zaryadining birligi esa Kulon, shuning uchun maydon birligi Nyuton/Kulon, qisqartirilgan N/Kl.

Arah

 
Yon tomondagi rasmga qarang
Yoqilgan 1a-rasm, musbat elektr zaryadi (+Q) musbat sinov zaryadiga (+q) elektr kuchini ta'sir qiladi, bu yerda elektr kuchining yo'nalishi (F) +Q zaryadidan uzoqda.
Yoqilgan 1b-rasm, sinov zaryadi olib tashlanganda, shu nuqtada yo'nalishi Q elektr zaryadidan uzoqda bo'lgan (E) maydon mavjud.
Yoqilgan 2a-rasm, manfiy elektr zaryadi (-Q) musbat sinov zaryadiga (+q) elektr kuchini ta'sir qiladi, bu yerda elektr kuchining yo'nalishi (F) -Q zaryadiga yaqinlashadi.
Yoqilgan 2b-rasm, sinov zaryadi olib tashlanganda, shu nuqtada yo'nalishi -Q elektr zaryadiga yaqin bo'lgan (E) maydon mavjud.
Yuqoridagi rasm va tushuntirishga asoslanib, maydonning yo'nalishi musbat elektr zaryadidan manfiy elektr zaryadiga qarab degan xulosaga kelish mumkin.

Muammolar namunasi

1. A nuqtasi elektr maydonida joylashgan. A nuqtasidagi elektr maydonining kuchlanishi 0,4 N/C ga teng. Agar A nuqtasiga 0,2 C zaryadga ega jism joylashtirilsa, Kulon kuchi...
A. 0,2 N
B. 0,4 N
C. 0,6 N
D. 0,7 N
Sharqiy 0,8 N
Munozara:
Bu aniq :
E = 0,4 N/C
q = 0,2 C
So'ralgan :
Elektr kuchi?
Javob :
F = q E = (0,2 C)(4 N/C) = 0,8 N
To'g'ri javob E.

2. Zaryadlangan nuqta q zaryad (+) tomonidan hosil qilingan elektr maydonining A nuqtasida joylashganki, u q zaryadga qarab 0,1 N kuchga ega bo'ladi. Agar A nuqtadagi maydon kuchi 0,02 N/C bo'lsa, u holda q zaryadning kattaligi va turi...
A. 5,0 C, musbat
B. 5,0 C, manfiy
C. 4,0 C, musbat
D. 2,5 C, manfiy
E. 2,5 C, musbat
Munozara:
Bu aniq :
F = 0,1 N
E = 0,02 N/C
So'ralgan :
Zaryadning kattaligi va yo'nalishi q nima?
Javob :
Zaryadning kattaligi q:
F = q E
q = F / E = 0,1 N: 0,02 N/C = 5C
Zaryad turi q:
Kulon kuchining yo'nalishi q zaryadga to'g'ri keladi, shuning uchun q zaryadi musbat qiymatga ega bo'lishi kerak.