Elektr maydoni

Elektr maydoni haqida maqola

Elektr zaryadi mavzusida o'xshash zaryadlar bir-birini itarishini, farqli zaryadlar esa bir-birini tortishini o'rganildi. Agar musbat zaryadlangan jism manfiy zaryadlangan jismga yaqinlashtirilsa, ikki jism bir-biriga tortiladi va ular bir-biriga qarab harakatlanadi. Aksincha, agar musbat zaryadlangan jism musbat zaryadlangan jismga yaqinlashtirilsa, u holda ikki jism bir-birini itaradi va ular bir-biridan uzoqlashadi. Kulon qonuni mavzusida o'rganilganidek, elektr zaryadlangan jismlar boshqa elektr zaryadlangan jismlarni tezlashtirishi mumkin, chunki bu elektr zaryadlangan jismlar o'rtasida elektr kuchi mavjud. Elektr zaryadlangan jism tomonidan boshqa elektr zaryadlangan jismlarga ta'sir qiladigan elektr kuchi kontaktsiz ta'sir qila oladigan kuchga misoldir. A nuqtada ta'sir qila oladigan kuchga yana bir misol masofa bo'ladi tortishish kuchiGravitatsiya kuchi massali jism tomonidan boshqa massali jismlarga ta'sir qiladi.

Ishqalanish kuchi, turtki kuchi, normal kuch tushunish oson bo'lgan kuchlarga misol bo'la oladi, chunki bu kuchlar kontakt sodir bo'lganda ishlaydi. Aksincha, elektr kuchi tushunish qiyin bo'lgan kuchga misol bo'la oladi, chunki bu kuch ma'lum masofadan teginmasdan ham ishlashi mumkin. Muayyan masofadan ta'sir qilishi mumkin bo'lgan elektr kuchini tushunish uchun elektr maydoni tushunchasi paydo bo'ladi. Elektr maydoni tushunchasi britaniyalik olim Maykl Faraday (1791-1867) tomonidan ishlab chiqilgan.

Elektr maydonining ta'rifi (E)

Aytaylik, stakan dastlab elektr neytral bo'lgan. Mato bilan ishqalangandan so'ng, shisha tayoqcha elektr zaryadiga ega bo'ladi. Shisha tayoqcha elektr zaryadiga ega bo'lganda, shu bilan birga, shisha atrofida elektr maydoni paydo bo'ladi. Agar shisha neytral holatga o'tsa, shu bilan birga elektr maydoni yo'qoladi. Shunday qilib, E ning mavjudligini elektr zaryadining mavjudligidan ajratib bo'lmaydi. E havo kabi modda emas va elektromagnit to'lqinlar kabi to'lqin turi emas. E elektr zaryadi tufayli yuzaga keladigan narsadir va elektr zaryadi atrofidagi fazoga ta'sir qiladi, bu yerda boshqa elektr zaryadlari faqat E ta'sirini sezadi.

Xonada E bor-yo'qligini tekshirish uchun, o'sha joyda sinov zaryadi bor deb taxmin qilinadi. Sinov zaryadi minimal zaryaddir. (Q) Shunday qilib, zaryad juda kichik elektr maydonini hosil qiladi, shuning uchun uni e'tiborsiz qoldirish mumkin. Biroq, sinov zaryadi boshqa elektr zaryadlari tomonidan hosil qilingan elektr maydonining ta'sirini sezishi mumkin. Sinov zaryadi faqat E bor-yo'qligini tekshirish uchun taqdim etiladi. Agar fazoda E bo'lsa,

sinov zaryadi elektr kuchini boshdan kechirishi kerak, agar E bo'lmasa, sinov zaryadi elektr kuchini boshdan kechirmaydi.

Yon tomondagi rasmga qarang.

1-rasmda, zaryad +q₁ va zaryad +q₂ atrofdagi fazoda E hosil qiladi. Sinov zaryadi +q bo'lganda_o fazodagi bir nuqtaga joylashtirilgan bo'lsa, sinov zaryadi +q_o elektr kuchini boshdan kechiradi. 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, E qoladi va shu nuqtadan yo'qolmaydi. E₁ elektr zaryadi +q tomonidan hosil qilingan elektr maydonidir₁va E₂ elektr zaryadi +q tomonidan hosil bo'lgan E dir₂.

Elektr maydonining kattaligi

E vektor kattaligi bo'lib, bu yerda elektr maydoni kattalik va yo'nalishga ega. E ning kattaligi odatda E kuchi deb ataladi. E ning bir nuqtadagi kuchi elektr zaryadining shu nuqtada joylashgan musbat sinov zaryadiga ta'sir qiluvchi elektr kuchining sinov zaryadining kattaligiga bo'linishi sifatida aniqlanadi.

E = elektr maydon kuchi

F = elektr kuchi

q = sinov zaryadi

Elektr kuchining birligi Nyuton, elektr zaryadining birligi esa Kulon, shuning uchun E ning birligi Nyuton/Kulon, qisqartirilgan N/C dir.

Elektr maydonining yo'nalishi

1a-rasmda musbat elektr zaryadi (+Q) musbat sinov zaryadiga (+q) elektr kuchini ta'sir qiladi, bu yerda elektr kuchining yo'nalishi (F) +Q zaryadidan uzoqda.

1b-rasmda, sinov zaryadi olib tashlanganda, bu nuqtada yo'nalishi Q elektr zaryadidan uzoqda bo'lgan elektr maydoni (E) mavjud.

2a-rasmda, manfiy elektr zaryadi (-Q) musbat sinov zaryadida (+q) elektr kuchini ta'sir qiladi, bu yerda elektr kuchining yo'nalishi (F) -Q zaryadiga yaqinlashadi.

2b-rasmda, sinov zaryadi olib tashlanganda, bu nuqtada yo'nalishi -Q elektr zaryadiga yaqin bo'lgan elektr maydoni (E) mavjud.

Yuqoridagi rasm va tushuntirishga asoslanib, elektr maydonining yo'nalishi musbat elektr zaryadidan uzoqda va manfiy elektr zaryadiga yaqin degan xulosaga kelish mumkin.

Elektr maydon chiziqlari

E tomonidan hosil bo'ladi elektr zaryadi va elektr zaryadi atrofidagi bo'shliqqa ta'sir qiladi, bu yerda E ning ta'siri faqat boshqa elektr zaryadlari bilan seziladi. Elektr zaryadi tomonidan hosil qilingan E da boshqa elektr zaryadi bo'lganda, boshqa elektr zaryad elektr kuchining ta'sirini sezadi.

Yuqoridagi elektr maydonini tushunish, E haqidagi maqolada tasvirlanganidek, ong bilan amalga oshirilishi mumkin, ammo faqat ongda tasavvur qilish mumkin. E ni tasavvur qilish uchun elektr maydon chiziqlari keltirilgan. Elektr maydon chiziqlari - bu elektr maydonining mavjudligini ko'rsatish uchun elektr zaryadi atrofida chizilgan chiziqlar to'plami. U E ning mavjudligini ko'rsatishga qaratilganligi sababli, bu chiziqlar orasida E bilan bog'liqlik mavjud. Boshqacha qilib aytganda, E ning kattaligi va yo'nalishini elektr maydon chiziqlarini chizish orqali tushuntirish mumkin.

Elektr maydon kuchlarining yo'nalishi va kuchlanish chiziqlari bilan bog'liqligi quyidagicha:

Birinchidan, E yo'nalishi musbat zaryaddan uzoqlashadi va manfiy zaryadga yaqinlashadi. Shunday qilib, elektr maydon chiziqlarining yo'nalishi ham musbat zaryaddan uzoqlashadi va manfiy zaryadga yaqinlashadi.

Agar musbat zaryad manfiy zaryadga tutashgan bo'lsa, elektr maydon chiziqlari musbat zaryaddan manfiy zaryadga tortiladi. Aksincha, agar musbat zaryad musbat zaryadga tutashgan bo'lsa, elektr maydon chiziqlari har bir musbat zaryaddan tortib, bir-biridan uzoqlashadi.

Ikkinchidan, elektr maydon kuchi elektr maydon chiziqlari orasidagi masofa bilan ifodalanadi. Elektr maydoni chiziqlari orasidagi masofa qanchalik yaqin bo'lsa, elektr maydoni kuchi shunchalik yuqori bo'ladi va elektr maydon chiziqlari orasidagi masofa qanchalik uzoq bo'lsa, elektr maydon kuchi shunchalik kichik bo'ladi.

Nima uchun chiziqlar orasidagi masofa qanchalik yaqin bo'lsa, elektr maydon kuchi shunchalik yuqori bo'ladi? Buni tushunish uchun quyidagi tushuntirishga qarang. Aytaylik, sharning markazida musbat zaryad bor va elektr maydon chiziqlari shar yuzasi bo'ylab turli yo'nalishlarda yoyilgan. Agar elektr maydon chiziqlari soni N va sharning sirt maydoni 4πr bo'lsa², u holda birlik maydon yoki chiziq zichligi uchun chiziqlar soni N / 4πr ga teng²Ushbu formulaga asoslanib, xuddi shu N uchun, agar r kichikroq bo'lsa, chiziqlar orasidagi masofa yaqinlashadi va agar r kattaroq bo'lsa, chiziqlar orasidagi masofa uzoqlashadi.

Elektr maydon kuchlanish formulasi E = kq / r² shuningdek, elektr maydon kuchi masofaning kvadratiga teskari proportsional ekanligini ko'rsatadi. Agar r kichikroq bo'lsa, u holda elektr maydon kuchi yanada sezilarli bo'ladi va agar r yanada sezilarli bo'lsa, u holda elektr maydon kuchi kamayadi.

Yuqoridagi sharhga asoslanib, agar r kichrayib borayotgan bo'lsa (zaryadga yaqinlashayotgan bo'lsa), elektr maydon kuchi kattalashib borayotgani va chiziqlar orasidagi masofa ham yaqinlashayotgani haqida xulosa chiqarish mumkin. Aksincha, agar r ko'proq ko'rinib borayotgan bo'lsa (zaryaddan uzoqlashgan sari), elektr maydon kuchi kichrayib borayotgani va chiziqlar orasidagi masofa ham uzoqlashayotgani haqida xulosa chiqarish mumkin.

Uchinchidan, E chiziqlari soni elektr maydon kuchiga mutanosib. Elektr maydon chiziqlari qancha ko'p bo'lsa, elektr maydon kuchi shuncha yuqori bo'ladi. Elektr maydon chiziqlari qancha kam bo'lsa, elektr maydon kuchi shuncha kichik bo'ladi.