Čo je to elektrické pole? Definícia, vzorec, príklad

Keď sa balón potiera o sveter, balón sa nabije. Z tohto dôvodu sa balón môže prilepiť na steny, ale keď sa umiestni vedľa iného, ​​ktorý bol tiež trieť, prvý balón bude lietať v opačnom smere.

Kľúčové cesty: Elektrické pole

Tento jav je výsledkom vlastnosti látky nazývanej elektrický náboj. Elektrické náboje vytvárajú elektrické polia: oblasti priestoru okolo elektricky nabitých častíc alebo predmetov, v ktorých by iné elektricky nabité častice alebo predmety cítili silu.

Elektrický náboj, ktorý môže byť buď pozitívny alebo negatívny, je vlastnosťou hmoty, ktorá spôsobuje, že dva objekty priťahujú alebo odpudzujú. Ak sú objekty opačne nabité (pozitívne-negatívne), priťahujú; ak sú podobne nabité (kladné-kladné alebo záporné-záporné), odrazia sa.

Jednotkou elektrického náboja je coulomb, ktorý je definovaný ako množstvo elektriny, ktorá je prenášaná elektrickou energiou elektrický prúd 1 ampér za 1 sekundu.

atómy, ktoré sú základnými jednotkami záležitosť, sú vyrobené z troch druhov častíc: elektróny, neutrónya protóny. Elektróny a protóny samotné sú elektricky nabité a majú záporný a kladný náboj. Neutrón nie je elektricky nabitý.

Mnoho objektov je elektricky neutrálnych a majú celkový čistý náboj nula. Ak existuje prebytok elektrónov alebo protónov, čím sa získa čistý náboj, ktorý nie je nula, objekty sa považujú za nabité.

Jedným zo spôsobov kvantifikácie elektrického náboja je použitie konštanty e = 1,602 * 10^-19 coulomboch. Elektrón, ktorý je najmenšou hodnotou záporného elektrického náboja, má náboj -1602 * 10^-19 coulomboch. Protón, ktorý je najmenším množstvom pozitívneho elektrického náboja, má náboj +1,602 * 10^-19 coulomboch. Takže 10 elektrónov by malo náboj -10 e a 10 protónov malo náboj +10 e.

Elektrické náboje sa navzájom priťahujú alebo odpudzujú, pretože uplatňujú sily na seba. Sila medzi dvoma elektrickými bodovými nábojmi - idealizovanými nábojmi, ktoré sú sústredené v jednom bode v priestore - popisuje Coulombov zákon. Coulombov zákon hovorí, že sila alebo veľkosť sily medzi dvojbodovými nábojmi je úmerná veľkosti nábojov a nepriamo úmerný na vzdialenosť medzi dvoma nábojmi.

Matematicky sa to uvádza ako:

F = (k | q₁q₂|) / R²

kde q₁ je poplatok za prvý bodový náboj, q₂ je náboj druhého náboja, k = 8,988 * 10⁹ nm²/ C² je Coulombova konštanta a r je vzdialenosť medzi dvojbodovými nábojmi.

Hoci nie sú technicky žiadne náboje v reálnom bode, elektróny, protóny a ďalšie častice sú také malé, že môžu byť približný bodovým poplatkom.

Elektrický náboj vytvára elektrické pole, čo je oblasť priestoru okolo elektricky nabitej častice alebo objektu, v ktorej by elektrický náboj cítil silu. Elektrické pole existuje vo všetkých bodoch v priestore a možno ho pozorovať zavedením ďalšieho náboja do elektrického poľa. Elektrické pole však možno z praktických dôvodov aproximovať ako nulové, ak sú náboje od seba dosť ďaleko.

Elektrické polia sú a vektorové množstvo a dá sa vizualizovať ako šípky smerujúce k nábojom alebo od nich. Čiary sú definované ako smerované radiálne smerom von, od kladného náboja alebo radiálne dovnútra, smerom k zápornému náboju.

Veľkosť elektrického poľa je daná vzorcom E = F / q, kde E je sila elektrické pole, F je elektrická sila a q je skúšobný náboj, ktorý sa používa na „cítenie“ elektrickej energie lúka.

Pre dvojbodové poplatky je F dané Coulombovým zákonom vyššie.

• F = (k | q₁q₂|) / R², kde q₂ je definovaný ako najpohodlnejší znak, ktorý sa používa na „cítenie“ elektrického poľa.
• Potom použijeme vzorec elektrického poľa na získanie E = F / q₂, pretože q₂ bol definovaný ako skúšobný náboj.
• Po nahradení F, E = (k | q₁|) / R².

• Fitzpatrick, Richard. “Elektrické polia.” University of Texas v Austine, 2007.
• Lewandowski, Heather a Chuck Rogers. „Elektrické polia.“ University of Colorado v Boulder, 2008.
• Richmond, Michael. “Electric Charge and Coulomb's Law.” Rochesterský technologický inštitút.