Všetko materiálov sú tvorené atómami, ktoré obsahujú subatomárne častice, ako sú elektróny, protóny a neutróny. Tieto subatómové častice sú tiež známe ako nabité častice. Elektróny majú záporný náboj, zatiaľ čo protóny sú kladne nabité. Ak atóm obsahuje veľké množstvo elektrónov v porovnaní s počtom protónov, hovorí sa o ňom, že je negatívne nabitý. Zatiaľ čo v prípade, že atóm obsahuje veľké množstvo protónov v porovnaní s počtom elektrónov, hovorí sa o ňom, že je kladne nabitý. Každý elektrický náboj má so sebou spojené elektrické pole. Jednou z charakteristík elektrického náboja je intenzita elektrického poľa.
Čo je to intenzita elektrického poľa?
Definícia: Elektrický náboj prenášajú subatomárne častice atómu, ako sú elektróny a fotóny. Náboj elektrónu je asi 1,602 × 10-19coulombs. Každá nabitá častica vytvára okolo seba priestor, v ktorom je cítiť vplyv jej elektrickej sily. Tento priestor okolo nabitých častíc je známy ako „ Elektrické pole „. Kedykoľvek jednotková skúška poplatok je umiestnené v tomto elektrickom poli, zažije silu emitovanú časticou zdroja. Množstvo sily, ktorú zažíva jednotková nabitá častica, keď je umiestnená do elektrického poľa, sa nazýva intenzita elektrického poľa.
Intenzita elektrického poľa je vektorová veličina. Má to veľkosť aj smer. Skúšobný náboj, ktorý je vystavený elektrickému poľu zdrojového náboja, zažije silu, aj keď je v pokojovej polohe. Intenzita elektrického poľa je nezávislá od hmotnosti a rýchlosť častice skúšobného náboja. Závisí to iba od množstva náboja prítomného na testovacej nábojovej častici. Skúšobnou náplňou môže byť buď kladne nabitá častica, alebo záporne nabitá častica.
Smer elektrického poľa je určený nábojom na testovacej nábojovej častici. Na odvodenie smeru intenzity elektrického poľa sa skúšobný náboj považuje za kladný náboj. Takže keď sa do tohto elektrického poľa vloží pozitívna testovacia nábojová častica, bude mať odporovú silu. Intenzita elektrického poľa bude teda nasmerovaná v smere od náboja. Zatiaľ čo pre testovací náboj so záporne nabitým nábojom bude smer sily pre intenzitu elektrického poľa smerovať k častici náboja zdroja.
Vzorec intenzity elektrického poľa
Uvažujme nabitú časticu s nábojom „Q“. Táto nabitá častica vytvára okolo seba elektrické pole. Pretože táto nabitá častica je zdrojom elektrického poľa, označuje sa ako zdrojový náboj. Sila elektrického poľa vytvorená zdrojovým nábojom sa dá vypočítať umiestnením ďalšieho náboja do jeho elektrického poľa. Táto vonkajšia častica náboja, ktorá sa používa na meranie intenzity elektrického poľa, sa nazýva skúšobný náboj. Nech je náboj na testovacom náboji „q“.
Intenzita elektrického poľa
Keď je testovací náboj umiestnený v elektrickom poli, zažije buď atraktívnu elektrickú silu, alebo odpudivý elektrický zdroj. Sila sa nechá označiť písmenom „F“. Teraz možno veľkosť intenzity elektrického poľa definovať ako „silu na jeden náboj pri skúšobnom náboji“. Intenzita elektrického poľa ‘E’ je teda daná ako
E = F / q —— Eqn1
Tu sa berie do úvahy skôr náboj na testovacej nábojovej častice ako náboj na zdrojovej nábojovej častici. Keď sa uvažuje v jednotkách SI, jednotky intenzity elektrického poľa sú Newton na coulomby. Intenzita elektrického poľa je nezávislá od množstva náboja na testovacej nábojovej častici. Meria sa rovnako všade okolo náboja zdroja bez ohľadu na náboj skúšobnej nábojovej častice.
Z Coulombovho zákona
Intenzita elektrického poľa je tiež známa ako sila elektrického poľa. Vzorec pre silu elektrického poľa možno odvodiť aj z Coulombovho zákona. Tento zákon dáva vzťah medzi nábojmi častíc a vzdialenosťou medzi nimi. Tu sú dva náboje „q“ a „Q“. Elektrická sila ‘F’ je teda daná ako
F = k.q.Q / ddva
kde k je konštanta proporcionality ad je vzdialenosť medzi nábojmi. Keď táto rovnica nahradí silu v rovnici 1, vzorec pre intenzitu elektrického poľa sa odvodí ako
E = k. Q / ddva
Vyššie uvedená rovnica ukazuje, že intenzita elektrického poľa je závislá od dvoch faktorov - náboja na zdrojovom náboji „Q“ a vzdialenosti medzi zdrojovým nábojom a testovacím nábojom.
Intenzita elektrického poľa náboja teda závisí od polohy. Je nepriamo úmerný druhej mocnine vzdialenosti medzi nábojom zdroja a skúšobným nábojom. Ako sa vzdialenosť zväčšuje, intenzita elektrického poľa alebo intenzita elektrického poľa sa znižujú.
Výpočty intenzity elektrického poľa
Z vzorca intenzity elektrického poľa sa odvodilo, že -
- Je to nepriamo úmerné vzdialenosti medzi zdrojom a testovacími nábojmi.
- Priamo úmerné nabíjaniu „Q“ pri nabíjaní zdroja.
- Nezávisí od náboja na skúšobnom náboji „q“.
Keď sa tieto podmienky použijú na zákon inverzného štvorca, vzťah medzi intenzitou elektrického poľa (E1) vo vzdialenosti d1 a intenzitou elektrického poľa (E2) vo vzdialenosti (d2) sa uvádza ako -
E1 / E2 = ddva1 / ddvadva
Keď sa teda vzdialenosť zvýši o faktor 2, intenzita elektrického poľa sa zníži o faktor 4.
Vypočítajte intenzitu elektrického poľa pôsobiaceho na časticu s nábojom -1,6 × 10-19C, keď je elektrická sila 5,6 × 10-pätnásťN.
Tu sa uvádza sila F a náboj „q“. Potom sa vypočíta intenzita elektrického poľa E ako E = F / q
teda E = 5,6 × 10-pätnásť/ -1,6x10-19= -3,5 × 104N / C
Rozmerový vzorec pre silu (newton) pre jednotku kg.m / sdvaje MLT-dva. Dimenzionálny vzorec pre coulomb pre ampér-sek je AT. Teda rozmerový vzorec pre silu elektrického poľa je MLT-3TO-1.
Časté otázky
1). Ako je definované elektrické pole?
Elektrické pole je definované ako sila na jednotku nabitia.
2). Aká je hodnota konštanty proporcionality „k“?
Hodnota konštanty proporcionality „k“ v coulombovom zákone je 9,0 × 109N.mdva/ Cdva.
3). Závisí intenzita elektrického poľa od množstva náboja na skúšobnom náboji?
Nie, intenzita elektrického poľa nezávisí od veličiny „q“. Podľa coulombovho zákona so zvyšujúcim sa nábojom sa rovnakou silou zvyšuje aj elektrická sila. Tieto dve zmeny sa teda navzájom rušia. To možno pochopiť vzorcom intenzity elektrického poľa, E = F / q.
4). Aký je smer intenzity elektrického poľa, keď sa použije kladne nabitá testovaná častica?
Keď sa použije častica pozitívnych nábojov, bude vektor intenzity elektrického poľa vždy smerovať preč od kladne nabitých objektov. Pretože ako zdrojový, tak testovací náboj sú kladného náboja, navzájom sa odpudzujú. Toto je naopak pre negatívne náboje častíc.
Preto sa veci zhoršujú, keď je bodový náboj umiestnený pod vplyv mnohých zdrojových nábojov. Tu spočiatku elektrické pole sa počíta sila jednotlivých nábojov zdroja. Vektorový súčet všetkých týchto intenzít potom dáva výslednú intenzitu poľa v danom bode náboja. Aký je smer sily elektrického poľa, keď je testovací náboj záporný?
