Kaj je intenzivnost električnega polja: formula in izračuni

Preizkusite Naš Instrument Za Odpravo Težav





Vse materialov so sestavljeni iz atomov, ki vsebujejo subatomske delce, kot so elektroni, protoni in nevtroni. Ti subatomski delci so znani tudi kot nabiti delci. Elektroni imajo negativni naboj, medtem ko so protoni pozitivno nabiti. Če atom vsebuje veliko število elektronov v primerjavi s številom protonov, naj bi bil negativno nabit. Če pa atom vsebuje veliko število protonov v primerjavi s številom elektronov, naj bi bil pozitivno nabit. Vsak električni naboj ima z njim povezano električno polje. Ena od značilnosti električnega naboja je intenzivnost električnega polja.

Kaj je intenzivnost električnega polja?

Opredelitev: Električni naboj nosijo subatomski delci atoma, kot so elektroni in fotoni. Naboj elektrona je približno 1,602 × 10-19kulomi. Vsak nabit delček ustvari prostor okoli sebe, v katerem se čuti učinek njegove električne sile. Ta prostor okoli nabitih delcev je znan kot ' Električno polje “. Kadar koli preskus enote napolniti če je postavljeno v to električno polje, bo izkusilo silo, ki jo oddaja izvorni delček. Količina sile, ki jo občuti enota nabitih delcev, ko jo postavimo v električno polje, je znana kot jakost električnega polja.




Intenzivnost električnega polja je vektorska količina. Ima tako velikost kot smer. Preskusni naboj, ki je izpostavljen električnemu polju naboja vira, bo imel silo, tudi če je v počitnem položaju. Jakost električnega polja je neodvisna od mase in hitrost delca preskusnega naboja. Odvisno je le od količine naboja, ki je prisoten na delcu preskusnega naboja. Preskusni naboj je lahko pozitivno nabit ali negativno nabit.

Smer električnega polja se določi z nabojem na preizkusnem delcu naboja. Za določanje smeri jakosti električnega polja se preskusni naboj šteje za pozitiven naboj. Ko se v to električno polje vnese pozitiven delček testnega naboja, bo doživel silo odbijanja. Tako bo jakost električnega polja usmerjena v smeri stran od naboja. Medtem ko bo pri negativno nabito preskusnem naboju usmerjena sila jakosti električnega polja proti delcu naboja vira.



Formula jakosti električnega polja

Upoštevajmo nabit delček s nabojem 'Q'. Ta naelektreni delec ustvarja električno polje okoli sebe. Ker je ta naelektreni del vir električnega polja, se imenuje izvorni naboj. Moč električnega polja, ki ga ustvarja naboj vira, lahko izračunamo tako, da v njegovo električno polje postavimo drug naboj. Ta zunanji del naboja, ki se uporablja za merjenje jakosti električnega polja, se imenuje preskusni naboj. Naj bo naboj na testnem naboju „q“.

Intenzivnost električnega polja

Intenzivnost električnega polja

Ko je preskusni naboj postavljen v električno polje, bo imel privlačno električno silo ali odbojni električni vir. Naj bo sila označena z „F“. Zdaj lahko velikost jakosti električnega polja definiramo kot 'silo na naboj na preskusni naboj'. Tako je jakost električnega polja 'E' podana kot


E = F / q —— enačba1

Pri tem se upošteva naboj na delcu preskusnega naboja in ne naboj na izvornem delcu naboja. V enotah SI so enote jakosti električnega polja Newton na kulome. Intenzivnost električnega polja ni odvisna od količine naboja na delcu preskusnega naboja. Povsod okoli naboja vira se meri enako, ne glede na naboj delca preskusnega naboja.

Iz Coulombovega zakona

Intenzivnost električnega polja je znana tudi kot jakost električnega polja. Formulo za jakost električnega polja lahko izpeljemo tudi iz Coulombovega zakona. Ta zakon določa razmerje med naboji delcev in razdaljo med njimi. Tu sta naboja 'q' in 'Q'. Tako je električna sila 'F' podana kot

F = k.q.Q / ddva

kjer je k konstanta sorazmernosti in d razdalja med naboji. Ko je enačba nadomeščena s silo v enačbi 1, dobimo formulo za jakost električnega polja kot

E = k. Q / ddva

Zgornja enačba kaže, da je jakost električnega polja odvisna od dveh dejavnikov - naboja na naboju vira 'Q' in razdalje med nabojem vira in preskusnim nabojem.

Tako je jakost električnega polja naboja odvisna od lokacije. To je obratno sorazmerno s kvadratom razdalje med nabojem vira in preskusnim nabojem. Ko se razdalja poveča, se jakost električnega polja ali intenzivnost električnega polja zmanjša.

Izračuni jakosti električnega polja

Iz formule jakosti električnega polja je bilo ugotovljeno, da

  • To je obratno sorazmerno z razdaljo med virom in preskusnimi naboji.
  • Neposredno sorazmerno z nabojem 'Q' na naboju vira.
  • Ni odvisno od naboja na preskusnem naboju „q“.

Ko se ti pogoji uporabijo za obratni kvadratni zakon, je razmerje med jakostjo električnega polja (E1) na razdalji d1 in jakostjo električnega polja (E2) na razdalji (d2) določeno kot

E1 / E2 = ddva1 / ddvadva

Ko se razdalja torej poveča za faktor 2, se bo jakost električnega polja zmanjšala za faktor 4.

Izračunajte jakost električnega polja, ki deluje na delce z nabojem -1,6 × 10-19C, ko je električna sila 5,6 × 10-petnajstN.

Tu sta podani sila F in naboj 'q'. Nato se jakost električnega polja E izračuna kot E = F / q

tako, E = 5,6 × 10-petnajst/-1,6x10-19= -3,5 × 104.N / C

Dimenzijska formula za silo (newton) za enoto kg.m / sdvaje MLT-2. Dimenzijska formula kulona za amper-sek je AT. Tako je dimenzijska formula za jakost električnega polja MLT-3TO-1.

Pogosta vprašanja

1). Kako je definirano električno polje?

Električno polje je opredeljeno kot sila na enoto naboja.

2). Kolikšna je vrednost konstante sorazmernosti „k“?

Vrednost konstante sorazmernosti ‘k’ v Coulomb-ovem zakonu znaša 9,0 × 109.N.mdva/ Cdva.

3). Ali je jakost električnega polja odvisna od količine naboja na preskusnem naboju?

Ne, jakost električnega polja ni odvisna od količine „q“. V skladu s coulombovim zakonom se s povečanjem naboja za isti faktor poveča tudi električna sila. Tako se ti dve spremembi medsebojno izničita. To lahko razumemo s formulo jakosti električnega polja E = F / q.

4). Kakšna je smer jakosti električnega polja pri uporabi pozitivno naelektrenega preskusnega delca?

Ko uporabimo delce s pozitivnimi naboji, bo vektor jakosti električnega polja vedno usmerjen stran od pozitivno nabitih predmetov. Ker sta tako izvorni kot testni naboj pozitivnega naboja, se medsebojno odbijata. To je nasprotno besedilo za delce z negativnimi naboji.

Tako se stvari zapletejo, ko je točkovni naboj postavljen pod vpliv številnih izvornih nabojev. Tu sprva električno polje izračuna se moč posameznih virov. Nato vektorska vsota vseh teh jakosti daje nastalo jakost polja pri tem točkovnem naboju. Kakšna je smer jakosti električnega polja, ko je preskusni naboj negativen?