- Τι είναι το ηλεκτρικό πεδίο;
- Ιστορία του ηλεκτρικού πεδίου
- Μονάδες Ηλεκτρικού Πεδίου
- Τύπος ηλεκτρικού πεδίου
- Ένταση ηλεκτρικού πεδίου
- Παράδειγμα ηλεκτρικού πεδίου
Εξηγούμε τι είναι ένα ηλεκτρικό πεδίο, την ιστορία της ανακάλυψής του, πώς μετράται η έντασή του και ποιος είναι ο τύπος του.
Τι είναι το ηλεκτρικό πεδίο;
Ένα ηλεκτρικό πεδίο είναι ένα φυσικό πεδίο ή περιοχή του χώρου που αλληλεπιδρά με ηλεκτρικά φορτία ή σώματα που φορτίζονται από ηλεκτρική δύναμη. Η αναπαράστασή του μέσω αμοντέλο περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο διαφορετικά σώματα και συστήματα ηλεκτρικής φύσης αλληλεπιδρούν μαζί του.
Δηλωμένο με φυσικούς όρους, είναι ένα διανυσματικό πεδίο στο οποίο α ηλεκτρικό φορτίο Ένα δεδομένο (q) υφίσταται τα αποτελέσματα μιας ηλεκτρικής δύναμης (F).
Αυτά τα ηλεκτρικά πεδία μπορεί να είναι συνέπεια της παρουσίας ηλεκτρικών φορτίων ή του μαγνητικά πεδία μεταβλητές, όπως αποδεικνύεται από τα πειράματα των Βρετανών επιστημόνων Michel Faraday και James C. Maxwell.
Για το λόγο αυτό, τα ηλεκτρικά πεδία, στις σύγχρονες φυσικές προοπτικές, θεωρούνται παράλληλα με τα μαγνητικά πεδία για να σχηματίσουν ηλεκτρομαγνητικά πεδία.
Έτσι, ηλεκτρικό πεδίο είναι εκείνη η περιοχή του χώρου που έχει τροποποιηθεί από την παρουσία ηλεκτρικού φορτίου. Εάν αυτό το φορτίο είναι θετικό, δημιουργεί γραμμές ηλεκτρικού πεδίου που «ανεβαίνουν» στο φορτίο και εκτείνονται προς τα έξω με ακτινική κατεύθυνση. Εάν, από την άλλη, το φορτίο είναι αρνητικό, οι γραμμές πεδίου «πεθαίνουν» στη φόρτιση. Εάν ένα φορτίο πλησιάσει την περιοχή του χώρου όπου υπάρχει ηλεκτρικό πεδίο, θα δεχτεί ηλεκτρική δύναμη με α διεύθυνση και νόημα.
Ιστορία του ηλεκτρικού πεδίου
Η έννοια του ηλεκτρικού πεδίου προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Michel Faraday, που προέκυψε από την ανάγκη να εξηγηθεί η δράση των ηλεκτρικών δυνάμεων σε απόσταση. Αυτό το φαινόμενο ήταν βασικό στην επίδειξη ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής το 1831, επαληθεύοντας έτσι τους δεσμούς μεταξύ μαγνητισμός Υηλεκτρική ενέργεια.
Μια μεταγενέστερη συνεισφορά στο ηλεκτρικό πεδίο ήταν αυτή του James Maxwell, του οποίου οι εξισώσεις περιέγραψαν πολλαπλές πτυχές της ηλεκτρικής δυναμικής αυτών των πεδίων, ειδικά στα Θεωρία Δυναμικού Ηλεκτρομαγνητικού Πεδίου.
Μονάδες Ηλεκτρικού Πεδίου
Τα ηλεκτρικά πεδία δεν είναι άμεσα μετρήσιμα, με οποιοδήποτε τύπο συσκευής. Αλλά είναι δυνατό να παρατηρηθεί η επίδρασή του σε ένα φορτίο που βρίσκεται κοντά του, δηλαδή είναι δυνατό να μετρηθεί η δύναμη που επενεργεί στο φορτίο (ένταση). Newton / coulomb (N / C) χρησιμοποιούνται για αυτό.
Τύπος ηλεκτρικού πεδίου
Η εξίσωση που συσχετίζει ένα ηλεκτρικό πεδίο Ε με τη δύναμη που ασκεί σε ένα φορτίο q δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση:
F = qE
Όπου F είναι η ηλεκτρική δύναμη που δρα στο ηλεκτρικό φορτίο q που εισάγεται στο πεδίο με ένταση E. Σημειώστε ότι και τα δύο F και E είναι διανυσματικά μεγέθη, προικισμένα με αίσθηση και κατεύθυνση.
Από εκεί, είναι δυνατό να προχωρήσουμε μαθηματικά ενσωματώνοντας τον νόμο του Κουλόμπ, λαμβάνοντας ότι E = F / q = 1 / 4πϵ0 = (qi / r2) .ȓi, όπου ȓi είναι τα μοναδιαία διανύσματα που σημειώνουν την κατεύθυνση της ευθείας που ενώνουν το καθένα φορτίστε qi με κάθε φόρτιση q.
Ένταση ηλεκτρικού πεδίου
Η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου είναι ένα διανυσματικό μέγεθος που αντιπροσωπεύει την ηλεκτρική δύναμη F που ενεργεί σε ένα δεδομένο φορτίο σε ακριβή ποσότητα Newton / Coulomb (N / C).Αυτό το μέγεθος συχνά ονομάζεται απλώς «ηλεκτρικό πεδίο», επειδή το ίδιο το πεδίο δεν μπορεί να μετρηθεί, αλλά η επίδρασή του σε ένα δεδομένο φορτίο.
Για τον υπολογισμό του χρησιμοποιείται ο τύπος F = q.E, λαμβάνοντας υπόψη ότι εάν το φορτίο είναι θετικό (q> 0), η ηλεκτρική δύναμη θα έχει το ίδιο πρόσημο με το πεδίο και το q θα κινείται προς την ίδια κατεύθυνση. ενώ αν το φορτίο είναι αρνητικό (q <0), όλα θα συμβούν αντίστροφα.
Παράδειγμα ηλεκτρικού πεδίου
Ένα απλό παράδειγμα υπολογισμού της έντασης ενός ηλεκτρικού πεδίου είναι:
Αν εισάγουμε ηλεκτρικό φορτίο 5 × 10-6 C σε ένα ηλεκτρικό πεδίο που δρα με δύναμη 0,04 N, με ποια ένταση δρα αυτό το πεδίο;
Εφαρμόζοντας τον τύπο E = F / q, έχουμε ότι E = 0,04 N / 5 × 10-6 C = 8.000 N / C.