ال القوة الكهربائية هي القوة التي تنشأ عندما تتفاعل شحنتان كهربائيتان مع المجالات الكهربائية لبعضهما البعض. نحسب شدتها باستخدام قانون كولوم.
ويكون اتجاهها حسب الخط الوهمي الذي يربط الشحنات ، ويختلف اتجاهها حسب علامات الشحنات الكهربائية. اذن متى \ (ف \ geq0 \)، الاتجاه بين القوات جذاب. لكن عندما \ (ف <0 \)، الاتجاه بين القوى مثير للاشمئزاز.
يربط قانون كولوم ، بالإضافة إلى استخدامه في حساب القوة ، هذه القوة الكهروستاتيكية بالمسافة المربعة بين الشحنات والبيئة التي يتم إدخالها فيها. يمكن إيجاد عمل القوة الكهربائية بمقدار الطاقة التي يمتلكها شحنة كهربائية بحاجة إلى الانتقال من مكان إلى آخر ، بغض النظر عن المسار المختار.
اقرأ أيضا: كيف تعمل حركة الشحنات الكهربائية؟
ملخص الطاقة الكهربائية
تتعامل القوة الكهربائية مع التفاعل بين الشحنات الكهربائية.
اتجاه القوة الكهربائية هو نفس الخط الوهمي الذي يربط الشحنات الكهربائية. جذابة أو مثيرة للاشمئزاز حسب علامات الشحنات ، وشدتها تحسب بقانون كولوم.
يربط قانون كولوم بين مقدار القوة الكهربائية والمسافة بين شحنتين كهربائيتين.
الشحنات الكهربائية ذات العلامات المتشابهة تجذب بعضها البعض. الشحنات ذات العلامات المعاكسة تتنافر.
يمكن حساب الشغل من خلال "الجهد" الذي تقوم به الشحنة الكهربائية للانتقال من نقطة إلى أخرى.
ما هو أصل القوة الكهربائية وما هو أصلها؟
القوة الكهروستاتيكية ، والتي تسمى عادة القوة الكهربائية ، هو جزء من الأربعة التفاعلات الأساسية للكون، إلى جانب القوى النووية القوية والنووية الضعيفة وقوى الجاذبية. يظهر كلما كان هناك مجال كهربائي بداخله شحنة كهربائية.
يكون اتجاه القوة الكهربائية كما يلي:
اتجاه: بالتوازي مع الخط الوهمي الذي يربط الشحنات الكهربائية.
إحساس: جذابة إذا كانت التهم تحمل نفس العلامة أو بغيضة إذا كانت التهم لها علامات معاكسة.
شدة: حسب قانون كولوم.
قانون كولوم
قانون كولوم هو المبدأ الفيزيائي المسؤول عن الارتباط بين القوة الكهروستاتيكية والمسافة بين شحنتين كهربائيتين مغمورتين في نفس الوسط. تم تطويره بواسطة تشارلز أوغستين دي كولوم (1736-1806) عام 1785.
هناك علاقة التناسب بين القوة والأحمال، لكن القوة تتناسب عكسياً مع مربع المسافة ، أي إذا ضاعفنا المسافة ، تقل القوة \ (\ فارك {1} {4} \) من قيمتها الأصلية.
\ (\ vec {F} \ propto \ left | Q_1 \ right | \ e \ left | Q_2 \ right | \)
\ (\ vec {F} \ propto \ frac {1} {d ^ 2} \)
وتجدر الإشارة إلى أهمية علامة الشحنات الكهربائية في تحديد اتجاه تأثير القوة بينهما ، يكون جذابًا للتهم ذات العلامات المعاكسة ومثير للاشمئزاز عندما يكون للتهم إشارات معاكسة. يساوي.
يتم تمثيل صيغة قانون كولوم من خلال:
\ (\ vec {F} = k \ frac {\ left | Q_1 \ right | \ \ bullet \ left | Q_2 \ right |} {d ^ 2} \)
\ (\ vec {F} \) هي قوة التفاعل بين الجسيمات المشحونة كهربائيًا ، وتُقاس بوحدة نيوتن [N].
\ (\ يسار | Q_1 \ يمين | \) و \ (\ يسار | Q_2 \ يمين | \) هي وحدات شحن الجسيمات ، مقاسة بوحدة كولوم \ ([ج] \).
د هي المسافة بين الشحنات ، مقاسة بالأمتار [م].
ك هو ثابت الكهرباء الساكنة للوسط ، يقاس بـ \ ({\ يسار (N \ رصاصة م \ يمين) ^ 2 / C} ^ 2 \).
ملاحظة: يتغير الثابت الكهروستاتيكي وفقًا للبيئة التي توجد بها الشحنات.
← درس فيديو عن قانون كولوم
عمل القوة الكهربائية
الشغل هو تطبيق القوة من أجل الإزاحة ، ولا علاقة للمسار الذي تم اتخاذه ، طالما أنهما يبدأان من نفس النقطة باتجاه نفس المكان.
في ضوء هذا ، فإن عمل القوة الكهربائيةيعتمد على القوة المطبقة على شحنة كهربائية لعبور المسافة من النقطة 1 إلى النقطة 2 ، كما هو موضح في الصورة.
نحسب العمل باستخدام الصيغة:
\ (W = \ vec {F} \ bullet d \ bullet \ cos {\ theta} \)
دبليو هو الشغل يقاس بالجول \ ([J] \).
د هي المسافة النازحة مقاسة بالأمتار \ ([م] \).
θ هي الزاوية بين \ (\ vec {F} e \ d، \)، تقاس بالدرجات.
اقرأ أيضا: الكهرباء الساكنة - مجال فيزيائي مخصص لدراسة الشحنات في حالة الراحة
القوة الكهربائية والمجال الكهربائي
ال الحقل الكهربائي يحدث بالقرب من شحنة كهربائية أو سطح مكهرب ، لكونه خاصية جوهرية للشحنات. ال تنشأ القوة الكهربائية عندما يكون هناك تفاعل بين المجالات الكهربائية شحنتين كهربائيتين على الأقل ، كما هو موضح في الصورة.
فيما يتعلق بتوجيه المجال الكهربائي فيما يتعلق بالقوة الكهربائية:
اتجاه: نفس القوة الكهربائية ، أي موازية للخط الذي يربط الشحنات الكهربائية.
إحساس: نفس القوة إذا \ (ف \ geq0 \)، ولكن عكس القوة إذا \ (ف <0 \).
شدة: محسوبة بصيغة المجال الكهربائي أو بالصيغة التي تتعلق بالقوة الكهربائية والمجال الكهربائي ، كما هو موضح أدناه:
\ (\ vec {F} = \ left | q \ right | \ bullet \ vec {E} \)
ف هي الشحنة الكهربائية مقاسة بوحدة الكولوم \ ([ج] \).
\ (\ vec {E} \) هو المجال الكهربائي ، يقاس بـ \ ([N / C] \).
→ درس فيديو عن المجال الكهربائي
تمارين تحل على القوة الكهربائية
السؤال رقم 1
(Mack-SP) شحنة كهربائية نقطية بها \ (ف = 4.0 \ مو C \)، التي يتم وضعها عند نقطة P في الفراغ ، تخضع لقوة كهربائية مقدارها \ (1.2 \ N \). المجال الكهربائي عند هذه النقطة P له حجم:
ال) \ (3.0 \ bullet {10} ^ 5 \ N / C \)
ب) \ (2.4 \ bullet {10} ^ 5 \ N / C \)
ç) \ (1،2 \ bullet {10} ^ 5 \ N / C \)
د) \ (4.0 \ bullet {10} ^ {- 6} \ N / C \)
و) \ (4.8 \ bullet {10} ^ {- 6} \ N / C \)
دقة:
البديل أ
كما هو الحال في البيان ، يتم توفير قيمة القوة والمطلوب الحقل ، يمكننا استخدام النموذج الذي يتعلق بكليهما:
\ (\ vec {F} = \ left | q \ right | \ bullet \ vec {E} \)
\ (1،2 = \ left | 4،0 \ mu \ right | \ bullet \ vec {E} \)
تذكر ذلك \ (\ mu = {10} ^ {- 6} \)، نملك:
\ (1،2 = 4،0 \ bullet {10} ^ {- 6} \ bullet \ vec {E} \)
\ (\ frac {1،2} {4،0 \ bullet {10} ^ {- 6}} = \ vec {E} \)
\ (0.3 \ bullet {10} ^ 6 = \ vec {E} \)
\ (3 \ bullet {10} ^ {- 1} \ bullet {10} ^ 6 = \ vec {E} \)
\ (3 \ bullet {10} ^ {- 1 + 6} = \ vec {E} \)
\ (3 \ bullet {10} ^ 5N / C = \ vec {E} \)
السؤال 2
هناك شحنة كهربائية تبلغ \ (2.4 \ bullet {10} ^ {- 4} \ C \) في مجال كهربائي \ (6 \ رصاصة {10} ^ 4 \ N / C \) التي تتحرك 50 سم موازية لمحور المجال. ما العمل الذي يقوم به الحمل؟
ال)\ (ث = -7.2 \ ي \)
ب)\ (W = 14.4 \ bullet {10} ^ {- 2} \ J \)
ç)\ (W = 7.2 \ bullet {10} ^ {- 2} \ J \)
د)\ (ث = 14.4 \ ي \)
و) \ (W = 7.2 \ J \)
دقة:
البديل ه
باستخدام الصيغة التي تتعلق بالشغل والقوة الكهربائية:
\ (W = \ vec {F} \ bullet d \ bullet \ cos {\ theta} \)
نظرًا لعدم معرفة القوة الكهربائية ، يمكننا إجراء الحساب باستخدام المجال الكهربائي والشحنة. تذكر أنه نظرًا لأن الشحنة موجبة ، فإن قوتها ومجالها في نفس الاتجاه ، وبالتالي فإن الزاوية بين القوة والمسافة المزاحة هي 0 °:
\ (W = \ left | q \ right | \ bullet \ vec {E} \ bullet d \ bullet \ cos {\ theta} \)
\ (W = \ left | 2،4 \ bullet {10} ^ {- 4} \ right | \ bullet \ left (6 \ bullet {10} ^ 4 \ right) \ bullet0،5 \ bullet \ cos0 ° \)
\ (W = 14.4 \ bullet {10} ^ {- 4 + 4} \ bullet0.5 \ bullet1 \)
\ (ث = 14.4 \ رصاصة 0.5 \)
\ (W = 7.2 \ J \)
بقلم باميلا رافايلا ميلو
مدرس الفيزياء
