Mind a anyagok olyan atomok alkotják, amelyek szubatomi részecskéket tartalmaznak, mint például elektronok, protonok és neutronok. Ezeket a szubatomi részecskéket töltéses részecskéknek is nevezik. Elektronok negatív töltésűek, míg a protonok pozitív töltésűek. Ha egy atom a protonok számához képest nagy számú elektronot tartalmaz, akkor azt mondják, hogy negatív töltésű. Míg ha egy atom az elektronok számához képest nagy számú protont tartalmaz, akkor azt mondják, hogy pozitív töltésű. Minden elektromos töltéshez tartozik egy elektromos mező. Az elektromos töltés egyik jellemzője az elektromos tér intenzitása.
Mi az elektromos tér intenzitása?
Meghatározás: Az elektromos töltést egy atom szubatomi részecskéi, például elektronok és fotonok hordozzák. Az elektron töltése körülbelül 1,602 × 10-19coulombs. Minden töltött részecske teret hoz létre körülötte, amelyben elektromos erejének hatása érezhető. Ezt a helyet a töltött részecskék körül „ Elektromos mező “. Valahányszor egység teszt díj ebbe az elektromos mezőbe kerül, megtapasztalja a forrásrészecske által kibocsátott erőt. Az egységnyi töltött részecske által az elektromos térbe helyezéskor tapasztalt erőmennyiséget villamos tér intenzitásnak nevezik.
Az elektromos tér intenzitása vektormennyiség. Nagysága és iránya egyaránt van. Az a teszt töltés, amely a forrás töltésének elektromos mezőjének van kitéve, akkor is erőszakot fog tapasztalni, ha nyugalmi helyzetben van. Az elektromos térerősség független a tömegtől és sebesség a vizsgálati töltetrészecske. Ez csak a teszt töltőrészecskén lévő töltés mértékétől függ. A vizsgálati töltés lehet pozitív töltésű vagy negatív töltésű részecske.
Az elektromos tér irányát a vizsgálati töltőrészecske töltése határozza meg. Az elektromos tér intenzitásának irányának levezetéséhez a vizsgálati töltést pozitív töltésnek kell tekinteni. Tehát, ha pozitív teszt töltésű részecske kerül az elektromos mezőbe, taszító erőt fog tapasztalni. Így az elektromos térerősség a töltéstől távolabbra irányul. Míg negatív töltésű vizsgálati töltésnél az elektromos térerősség erőiránya a forrás töltőrészecske felé fog irányulni.
Elektromos tér intenzitás képlete
Tekintsük a „Q” töltésű töltésű részecskét. Ez a töltött részecske elektromos teret hoz létre körülötte. Mivel ez a töltött részecske az elektromos tér forrása, ezért forrás töltésnek nevezzük. A forrás töltés által létrehozott elektromos tér erősségét úgy lehet kiszámítani, hogy az elektromos térbe egy másik töltetet helyezünk. Ezt a külső töltésű részecskét, amelyet az elektromos térerősség mérésére használnak, teszt töltésnek nevezzük. Legyen a vizsgálati töltés töltése „q”.
Elektromos tér intenzitása
Ha egy teszt töltetet helyeznek az elektromos mezőbe, akkor vagy vonzó elektromos erőt, vagy taszító elektromos forrást fog tapasztalni. Jelöljük az erőt „F” -nel. Az elektromos térerősség nagyságát úgy definiálhatjuk, mint „a próbatöltésre eső töltésenkénti erő”. Tehát az „E” elektromos tér intenzitását megadjuk
E = F / q —— Eqn1
Itt inkább a vizsgálati töltetrészecske töltését vesszük figyelembe, mint a forrás töltőrészecske töltését. Ha SI egységekben vesszük figyelembe, az elektromos tér intenzitásának mértéke Newton / coulomb. Az elektromos tér intenzitása független a teszt töltet részecskéjén lévő töltés mértékétől. Ugyanezt mérik a forrás töltése körül, függetlenül a teszt töltet részecske töltésétől.
Coulomb törvényéből
Az elektromos tér intenzitása más néven elektromos térerősség. Az elektromos térerősség képlete Coulomb törvényéből is levezethető. Ez a törvény megadja a részecskék töltése és a közöttük lévő távolság viszonyát. Itt a két töltés „q” és „Q”. Így az „F” elektromos erőt úgy adjuk meg
F = k.q.Q / dkét
ahol k az arányossági állandó és d a töltések közötti távolság. Ha ez az egyenlet az 1. egyenletben az erő helyébe lép, akkor az elektromos tér intenzitásának képlete a következő
E = k. Q / dkét
A fenti egyenlet azt mutatja, hogy az elektromos tér intenzitása két tényezőtől függ - a forrás töltésének „Q” töltetétől, valamint a forrás töltés és a teszt töltés közötti távolságtól.
Így a töltés elektromos térerőssége helyfüggő. Fordítottan arányos a forrás töltés és a teszt töltés közötti távolság négyzetével. Ahogy a távolság növekszik, az elektromos térerősség nagysága vagy az elektromos tér intenzitása csökken.
Az elektromos tér intenzitásának kiszámítása
Az elektromos tér intenzitásának képletéből arra következtettek, hogy
- Fordítottan arányos a forrás és a teszt töltés közötti távolsággal.
- Közvetlenül arányos a forrásdíj „Q” töltésével.
- Nem függ a teszt q töltésétől.
Ha ezeket a feltételeket alkalmazzuk az inverz négyzet törvényre, akkor a d1 távolságban lévő elektromos térerősség (E1) és a (d2) távolságban az elektromos térerősség (E2) közötti összefüggést megadjuk.
E1 / E2 = dkét1 / dkétkét
Így amikor a távolságot 2-szeresére növeljük, az elektromos tér intenzitása 4-szeresére csökken.
Számítsa ki a -1,6 × 10 töltésű részecskére ható elektromos térerősséget-19C, amikor az elektromos erő 5,6 × 10-tizenötN.
Itt megadjuk az F erőt és a „q” töltetet. Ezután az E elektromos térerősséget kiszámítjuk E = F / q
és így, E = 5,6 × 10-tizenöt/-1,6x10-19= -3,5 × 104N / C
Az erő dimenzióképlete (newton) a kg.m / s egységrekétaz MLT-2. A kulon amper-sec dimenzióképlete AT. Így az elektromos térerősség dimenzióképlete MLT-3NAK NEK-1.
GYIK
1). Hogyan határozzák meg az elektromos mezőt?
Az elektromos mező meghatározása az egységnyi töltetre eső erő.
2). Mekkora a „k” arányossági állandó értéke?
A ’k’ arányossági állandó értéke a coulomb-törvényben 9,0 × 109.N.mkét/ Ckét.
3). Az elektromos térerősség függ-e a vizsgálati töltés töltöttségétől?
Nem, az elektromos térerősség nem függ a „q” mennyiségtől. A coulomb törvénye szerint a töltés növekedésével az elektromos erő is ugyanolyan tényezővel növekszik. Így ez a két változás megsemmisíti egymást. Ez az elektromos térerősség képletével érthető meg, E = F / q.
4). Milyen irányú az elektromos térerősség, ha a pozitív töltésű tesztrészecskét alkalmazzuk?
A pozitív töltésű részecske használata esetén az elektromos tér intenzitási vektora mindig el lesz irányítva a pozitív töltésű tárgyaktól. Mivel mivel mind a forrás, mind a teszt töltés pozitív töltésű, taszítják egymást. Ez fordítva fordul elő a negatív töltésű részecskék számára.
Így a dolgok megnehezülnek, ha a ponttöltést sok forrásdíj hatására helyezik. Kezdetben itt az elektromos mező kiszámítják az egyedi forrásköltségek erősségét. Ezután ezeknek az intenzitásoknak a vektorösszege megadja az adott térerősséget az adott pont töltésénél. Mi az elektromos térerősség iránya, amikor a teszt töltése negatív?
