- Kas yra elektrinis laukas?
- Elektrinio lauko istorija
- Elektros lauko vienetai
- Elektrinio lauko formulė
- Elektrinio lauko intensyvumas
- Elektrinio lauko pavyzdys
Mes paaiškiname, kas yra elektrinis laukas, jo atradimo istorija, kaip matuojamas jo intensyvumas ir kokia jo formulė.
Kas yra elektrinis laukas?
Elektrinis laukas yra fizikinis laukas arba regione erdvės, kuri sąveikauja su elektros krūviais arba elektros jėgos įkrautais kūnais. Jo atstovavimas naudojant amodelis apibūdina skirtingų elektrinio pobūdžio kūnų ir sistemų sąveiką su juo.
Fizine prasme tai yra vektorinis laukas, kuriame a elektros krūvis Duotasis (q) patiria elektrinės jėgos (F) poveikį.
Šie elektriniai laukai gali atsirasti dėl elektros krūvių buvimo arba dėl magnetiniai laukai kintamieji, kaip parodė britų mokslininkų Michelio Faraday ir Jameso C. Maxwello eksperimentai.
Dėl šios priežasties elektriniai laukai šiuolaikinėje fizinėje perspektyvoje yra laikomi kartu su magnetiniais laukais, kad sudarytų elektromagnetinius laukus.
Taigi elektrinis laukas yra ta erdvės sritis, kuri buvo pakeista dėl elektros krūvio. Jei šis krūvis yra teigiamas, jis sukuria elektrinio lauko linijas, kurios "pakyla" į krūvį ir tęsiasi į išorę radialine kryptimi. Kita vertus, jei krūvis yra neigiamas, lauko linijos „miršta“ ant krūvio. Jei krūvis artėja prie erdvės srities, kurioje yra elektrinis laukas, jis patirs elektrinę jėgą su a adresu ir prasmė.
Elektrinio lauko istorija
Elektrinio lauko sąvoką pirmą kartą pasiūlė Michelis Faradėjus, kilęs iš poreikio paaiškinti elektrinių jėgų veikimą per atstumą. Šis reiškinys buvo pagrindinis jo demonstruojant elektromagnetinę indukciją 1831 m., taip patikrinant ryšius tarp magnetizmas Yelektros.
Vėlesnis indėlis į elektrinį lauką buvo Jamesas Maxwellas, kurio lygtys apibūdino daugybę šių laukų elektrinės dinamikos aspektų, ypač jų Dinaminio elektromagnetinio lauko teorija.
Elektros lauko vienetai
Elektriniai laukai nėra tiesiogiai išmatuojami bet kokio tipo prietaisais. Tačiau galima stebėti jo poveikį šalia jos esančiai apkrovai, tai yra, galima išmatuoti jėga veikiantis apkrovą (intensyvumą). Tam naudojami niutonas / kulonas (N / C).
Elektrinio lauko formulė
Lygtis, susiejanti elektrinį lauką E su jėga, kurią jis veikia į krūvį q, pateikiama pagal šią lygtį:
F = qE
Čia F yra elektrinė jėga, kuri veikia į lauką įvestą elektros krūvį q, kurio intensyvumas E. Atkreipkite dėmesį, kad ir F, ir E yra vektoriniai dydžiai, turintys prasmę ir kryptį.
Iš ten galima matematiškai judėti į priekį įtraukiant Kulono dėsnį, gaunant, kad E = F / q = 1 / 4πϵ0 = (qi / r2) .ȓi, kur ȓi yra vienetiniai vektoriai, žymintys juos jungiančios linijos kryptį įkrauti qi su kiekvienu įkrovimu q.
Elektrinio lauko intensyvumas
Elektrinio lauko intensyvumas yra vektorinis dydis, nurodantis elektrinę jėgą F, veikiančią tam tikrą krūvį tiksliu Niutono / Kulono (N / C) dydžiu.Šis dydis dažnai vadinamas tiesiog „elektriniu lauku“, nes matuojamas ne pats laukas, o jo poveikis tam tikram krūviui.
Jai apskaičiuoti naudojama formulė F = q.E, atsižvelgiant į tai, kad jei krūvis yra teigiamas (q> 0), elektrinė jėga turės tokį pat ženklą kaip ir laukas ir q judės ta pačia kryptimi; tuo tarpu jei krūvis neigiamas (q <0), viskas vyks atvirkščiai.
Elektrinio lauko pavyzdys
Paprastas elektrinio lauko intensyvumo skaičiavimo pavyzdys:
Jei į elektrinį lauką, veikiantį 0,04 N jėga, įvesime 5 × 10-6 C elektros krūvį, kokiu intensyvumu šis laukas veikia?
Taikydami formulę E = F / q, gauname, kad E = 0,04 N / 5 × 10-6 C = 8 000 N / C.