Što je električno polje? Definicija, formula, primjer

Kad balon trljate o džemper, balon postaje napunjen. Zbog ovog naboja balon se može zalijepiti za zidove, ali kad se postavi pored drugog balona koji je također protrljan, prvi će balon letjeti u suprotnom smjeru.

Ključni odvodi: električno polje

Taj je fenomen rezultat svojstva materije koja se zove električni naboj. Električni naboji proizvode električna polja: područja prostora oko električno nabijenih čestica ili predmeta u kojima bi ostale električno nabijene čestice ili predmeti osjećali silu.

Električni naboj, koji može biti pozitivan ili negativan, svojstvo je materije koja dva predmeta privlači ili odbija. Ako su predmeti suprotno nabijeni (pozitivno-negativno), oni će privući; ako su slično nabijeni (pozitivno-pozitivno ili negativno-negativno), odvratit će se.

Jedinica električnog naboja je coulomb, koja je definirana kao količina električne energije koju prenosi an električna struja od 1 ampera u 1 sekundi.

atomi, koje su osnovne jedinice stvar, izrađene su od tri vrste čestica: elektroni, neutroni, i protoni. Sami elektroni i protoni imaju električni naboj i imaju negativan i pozitivan naboj. Neutron se ne nabije električno.

Mnogi su objekti električno neutralni i imaju ukupno neto naboje od nule. Ako postoji višak elektrona ili protona, čime se postiže neto naboj koji nije nula, predmeti se smatraju nabijenim.

Jedan od načina za kvantificiranje električnog naboja je upotreba konstante e = 1,602 * 10^-19 coulombs. Jedan elektron, koji predstavlja najmanju količinu negativnog električnog naboja, ima naboj –1.602 * 10^-19 coulombs. Proton, koji je najmanja količina pozitivnog električnog naboja, ima naboj +1.602 * 10^-19 coulombs. Dakle, 10 elektrona bi imalo naboj -10 e, a 10 protona naboj +10 e.

Električni naboji međusobno se privlače ili odbijaju jer djeluju naporno snaga jedni na druge. Sila između dva naboja u električnoj točki - idealiziranih naboja koji su koncentrirani u jednoj točki u prostoru - opisuje Coulombov zakon. Coulombov zakon kaže da je snaga ili veličina sile između naboja dva točka proporcionalna veličini naboja i obrnuto proporcionalan na udaljenost između dva naboja.

Matematički, ovo se daje kao:

F = (k | q₁q₂|) / R²

gdje je q₁ je naboj naboja prve točke, q₂ je naboj naboja druge točke, k = 8.988 * 10⁹ nm²/ C² je Coulomb-ova konstanta, a r je razmak između dva točaka naboja.

Iako tehnički ne postoje stvarni točkasti naboji, elektroni, protoni i druge čestice toliko su malene da mogu biti približan točkovnim nabojem.

Električni naboj proizvodi električno polje, koje je područje prostora oko električno nabijene čestice ili predmeta u kojem bi električni naboj osjećao silu. Električno polje postoji u svim točkama u prostoru i može ga se promatrati dovodeći još jedan naboj u električno polje. Međutim, električno se polje za praktične svrhe može smatrati nulom ako su naboji dovoljno udaljeni jedan od drugog.

Električna polja su vektorska količina i mogu se prikazati kao strelice koje idu prema ili udaljene od naboja. Crte su definirane kao usmjerene radijalno prema van, daleko od pozitivnog naboja, ili radijalno prema unutra, prema negativnom naboju.

Veličina električnog polja dana je formulom E = F / q, gdje je E jakost električno polje, F je električna sila, a q je ispitni naboj koji se koristi za "osjet" električne energije polje.

Za dva boda naplaćuje se F gore navedenim Coulombovim zakonom.

• Dakle, F = (k | q₁q₂|) / R², gdje je q₂ je definirano kao najbolji test koji se koristi za "osjet" električnog polja.
• Zatim koristimo formulu električnog polja da bismo dobili E = F / q₂, budući da je q₂ je definirana kao test naboj.
• Nakon zamjene za F, E = (k | q₁|) / R².

• Fitzpatrick, Richard. “Električna polja.” Sveučilište u Teksasu u Austinu, 2007.
• Lewandowski, Heather i Chuck Rogers. "Električna polja." University of Colorado u Boulderu, 2008.
• Richmond, Michael. “Električna punjenja i Coulombov zakon.” Rochester Institute of Technology.