- Co to jest pole elektryczne?
- Historia pola elektrycznego
- Jednostki pola elektrycznego
- Formuła pola elektrycznego
- Natężenie pola elektrycznego
- Przykład pola elektrycznego
Wyjaśniamy, czym jest pole elektryczne, historię jego odkrycia, jak mierzy się jego natężenie i jaka jest jego formuła.
Co to jest pole elektryczne?
Pole elektryczne to pole fizyczne lub region przestrzeni, która oddziałuje z ładunkami elektrycznymi lub ciałami naładowanymi siłą elektryczną. Jego reprezentacja za pomocąModel opisuje sposób, w jaki oddziałują z nim różne ciała i systemy o charakterze elektrycznym.
W ujęciu fizycznym jest to pole wektorowe, w którym a ładunek elektryczny Dana (q) podlega działaniu siły elektrycznej (F).
Te pola elektryczne mogą być konsekwencją obecności ładunków elektrycznych lub pola magnetyczne zmiennych, o czym świadczą eksperymenty brytyjskich naukowców Michela Faradaya i Jamesa C. Maxwella.
Z tego powodu pola elektryczne, we współczesnych perspektywach fizycznych, są traktowane obok pól magnetycznych, tworząc pola elektromagnetyczne.
Zatem pole elektryczne to ten obszar przestrzeni, który został zmodyfikowany przez obecność ładunku elektrycznego. Jeśli ten ładunek jest dodatni, generuje linie pola elektrycznego, które „wznosi się” w ładunku i rozciąga się na zewnątrz w kierunku promieniowym. Jeśli natomiast ładunek jest ujemny, linie pola „umierają” na ładunku. Jeśli ładunek zbliży się do obszaru przestrzeni, w którym istnieje pole elektryczne, doświadczy siły elektrycznej o adres i znaczenie.
Historia pola elektrycznego
Pojęcie pola elektrycznego zostało po raz pierwszy zaproponowane przez Michela Faradaya, wynikające z potrzeby wyjaśnienia działania sił elektrycznych na odległość. Zjawisko to było kluczowe w jego demonstracji indukcji elektromagnetycznej w 1831 roku, weryfikując w ten sposób powiązania między magnetyzm YElektryczność.
Późniejszy wkład w pole elektryczne miał James Maxwell, którego równania opisywały wiele aspektów dynamiki elektrycznej tych pól, zwłaszcza w ich Teoria dynamicznego pola elektromagnetycznego.
Jednostki pola elektrycznego
Pola elektryczne nie są bezpośrednio mierzalne za pomocą dowolnego typu urządzenia. Ale można zaobserwować jego wpływ na ładunek znajdujący się w jego pobliżu, czyli można zmierzyć zmuszać oddziaływanie na ładunek (intensywność). Do tego celu używa się Newtona / kulomba (N / C).
Formuła pola elektrycznego
Równanie wiążące pole elektryczne E z siłą, jaką wywiera na ładunek q, ma następujące równanie:
F = qE
Gdzie F jest siłą elektryczną, która działa na ładunek elektryczny q wprowadzony do pola o natężeniu E. Zauważ, że zarówno F, jak i E są wielkościami wektorowymi, obdarzonymi sensem i kierunkiem.
Stamtąd można przejść dalej matematycznie, włączając prawo Coulomba, uzyskując, że E = F / q = 1 / 4πϵ0 = (qi / r2) .ȓi, gdzie ȓi są wektorami jednostkowymi, które wyznaczają kierunek prostej, która je łączy ładuj qi z każdym ładunkiem q.
Natężenie pola elektrycznego
Natężenie pola elektrycznego jest wielkością wektorową, która reprezentuje siłę elektryczną F działającą na dany ładunek w dokładnej ilości Newtona / Kulomba (N / C).Ta wielkość jest często nazywana po prostu „polem elektrycznym”, ponieważ nie można zmierzyć samego pola, ale jego wpływ na dany ładunek.
Aby to obliczyć, stosuje się wzór F = q.E, biorąc pod uwagę, że jeśli ładunek jest dodatni (q> 0), siła elektryczna będzie miała ten sam znak co pole, a q będzie poruszać się w tym samym kierunku; natomiast jeśli ładunek jest ujemny (q <0), wszystko stanie się odwrotnie.
Przykład pola elektrycznego
Prostym przykładem obliczenia natężenia pola elektrycznego jest:
Jeśli do pola elektrycznego działającego z siłą 0,04 N wprowadzimy ładunek elektryczny 5 × 10-6 C, z jaką intensywnością działa to pole?
Stosując wzór E = F / q, mamy, że E = 0,04 N / 5 × 10-6 C = 8000 N / C.