elektrostatika je oblast fyziky, která zahrnuje studium klidových elektrických nábojů. Vy jevyelektrostatický studované touto oblastí znalostí vznikají v důsledku sílavatrakce a odpor že na sebe navzájem působí elektrické náboje. V tomto textu budeme hovořit o některých hlavních vlastnostech elektrostatiky, jako je náboj elektrická, elektrifikace, elektrická síla, elektrický potenciál, elektrické pole a potenciální energie elektrický.
elektrický náboj
THE elektrický náboj je vlastnictvívnitřní (vlastní) základních částic hmoty, jako jsou protony a elektrony, stejně jako těstoviny. Elektricky neutrální těla mají stejné množství elektrických nábojů pozitivní a záporný. Jednotka elektrického náboje v Mezinárodní systém jednotek to je Coulomb (C).
Kromě toho je elektrický náboj fyzikální veličina vyčísleno, to znamená, že má hodnotaMinimální, aby Neje to možné najděte těla elektrifikovaná modulem elektrického náboje menší než tato hodnota, volala základní zatížení, obvykle označeno písmenem a.
Protony a elektrony mají přesně tuto hodnotu elektrického náboje, asi 1,6.10-19 C. Když je tedy těleso elektricky nabité, je jeho náboj a násobekCelý dává nabítzákladní, protože elektrifikace probíhá z přidání nebo odstranění v elektrony, protože protony jsou propojeny v rámci jádraatomový.
Titulky:
Q - Modul elektrického nabíjení (C - Coulombs)
Ne - Počet chybějících nebo přebytečných elektronů
a - Základní zatížení (1.6.10-19 C)
Dívej setaky:Pět zábavných informací o paprskech, díky nimž vaše vlasy budou stát na konci
Myšlenková mapa: elektrostatika
* Chcete-li stáhnout myšlenkovou mapu v PDF, Klikněte zde!
Elektrizace
Elektrizace je každý proces schopný generovat a rozdíl zadejte počet zatíženípozitivní a záporný těla. Když má tělo stejný počet kladných a záporných nábojů, řekneme to neutrální; pokud se tato čísla liší, říkáme, že je elektrifikovaný.
V zásadě existují tři elektrifikační procesy: a elektrifikace kontaktem, zatření a indukcí:
THE elektrizacezaKontakt zahrnuje dvě těla vodiče, a alespoň jeden z nich musí být elektrickynačten. Když dvě těla přijdou do styku, jejich elektrické náboje se rozdělí, dokud nejsou pod stejným elektrickým potenciálem. Na konci procesu jsou přítomna těla stejné znamení nákladu.
THE třecí elektrifikace zahrnuje dodávku energie dvěma orgánům prostřednictvím tření mezi nimi. Během tření (tření), některé elektrony jsou vytrženy z jednoho z těl a poté zachyceny druhým tělem. Proto je nutné ověřit afinitu těchto dvou těles k tomuto typu elektrifikace konzultováním triboelektrická řada.
THE elektrizacezaindukce nastává přiblíženírelativní mezi elektricky nabitým tělem zvaným a induktor, a vodivé tělo, zvané indukovaný. Přítomnost induktoru generuje a oddělení nábojů v indukovaném těle, volání polarizace. Z tohoto oddělení je kotva uzemněna k zemi, což způsobí, že její náboje protékají uzemňovacím vodičem.
Všechny elektrifikační procesy probíhají v souladu s Zásadyvzachovánídávánabítelektrický a energie, tj, před a po elektrifikaci, počet nábojů a množství energie mezi náboji musí být stejný.
Dívej setaky: Proč nejsou ptáci obvykle šokováni elektrickými dráty?
elektrická síla
Dvě elektricky nabitá těla mohou navzájem přitahovat nebo odpuzovat podle svého nabíjecího signálu. Subjekty s elektrickým nábojem rovnítka odpuzují se navzájem i těla, jejichž elektrické náboje mají opačné znakypřitahovat se navzájem.
Zákon, který nám umožňuje vypočítat modul elektrické síly vyvíjené mezi dvěma náboji, je Coulombův zákon, představovaný následujícím výrazem:
Titulky:
F - Elektrická síla (N - Newton)
k0 - Elektrostatická vakuová konstanta (k0 = 9,0.109 N.m² / C²)
co1,co2 - Elektrické náboje 1 a 2 (C - Coulombs)
d - Vzdálenost mezi břemeny 1 a 2 (m)
Elektrické pole
Ó elektrické pole je to fyzická velikost vektor přičítáno elektrickému zatížení. Každý elektrický náboj ovlivňuje prostor kolem sebe díky svému elektrickému poli. Elektrické pole tedy můžeme chápat jako vliv elektrických nábojů na jejich okolí. Jednotka elektrického pole v mezinárodním systému jednotek je NewtonzaCoulomb (N / C) nebo Volt na metr (V / m), protože oba jsou jednotky ekvivalenty.
Viz příklad:
Daná pozice ve vesmíru má elektrické pole 12,0 N / C generovaný elektrickým nábojem. Když elektrický náboj 1,0 ° C je umístěn v této poloze, bude na něj působit elektrická síla modulu stejná jako 12,0 N. Pokud byl tento poplatek 2,0 ° C, trpěla by elektrickou silou 24,0 N..
Elektrické pole generované elektrickým nábojem Q1 lze vypočítat pomocí následujícího výrazu:
Ve výrazu výše proměnná d je vzdálenost od bodu, kde chcete měřit sílu elektrického pole, do polohy elektrického náboje.
Elektrický potenciál
Ó elektrický potenciál je to fyzická velikost šplhat plně reprezentován svým modulem a měřit v Volty (V) v Systém Jámezinárodnív Uvazby. Tato velikost měří částkavenergie poskytované elektrickým polem pro každého Coulomb nákladu.
Když je částice v oblasti vesmíru vystavena elektrickému potenciálu 100,0 V, bude s ní uloženo 100,0 J (joulů) energie na každých 1,0 C elektrického náboje, který představuje. Pokud váš náklad pochází 2,0 ° C, bude mít energii 200,0 J, Tudíž.
Ó potenciálelektrický generovaný elektrickým nábojem modulu Q1 lze vypočítat pomocí následujícího výrazu:
elektrická potenciální energie
Když dvanebo více elektrické náboje jsou fixovány na dálku d mezi sebou ukládají formu energie zvanou elektrická potenciální energie. Je-li jeden z těchto nábojů uvolněn, bude tato energie přeměněna na energiekinetika, například. Tato energie se měří v joulů v mezinárodním systému jednotek.
Můžeme vypočítat elektrickou potenciální energii mezi náboji pomocí následujícího výrazu:
Elektrostatické vzorce
Zde zkontrolujte hlavní vzorce používané při studiu elektrostatiky.
→ Vzorec elektrického náboje
Tento vzorec se používá k výpočtu množství přebytečného nebo chybějícího elektrického náboje v těle. Lze jej také použít k výpočtu počtu chybějících nebo přebytečných elektronů.
→ Vzorec elektrického pole
Používá se k určení síly elektrického pole produkovaného bodovým elektrickým nábojem co1na dálku d z tohoto nákladu:
→ Vzorec elektrického potenciálu
Elektrický potenciál bodového rozložení nábojů lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:
→ Vzorec elektrické síly (Coulombův zákon)
Vzorec, který lze použít k výpočtu síly, kterou tvoří elektrický náboj co1 působí na elektrický náboj co2, oddělené vzdáleností d, určuje Coulombův zákon:
→ Vzorec elektrické potenciální energie
Můžeme vypočítat modul elektrické potenciální energie mezi dvěma náboji co1 a co2, oddělené vzdáleností d, prostřednictvím následujícího vzorce:
souhrn
Elektrostatika je obor fyziky, který studuje jevy produkované klidovými elektrickými náboji;
Každý elektrický náboj ovlivňuje prostor kolem sebe prostřednictvím vektorové fyzické veličiny zvané elektrické pole;
Elektrické pole je míra elektrické síly vyvíjené na každou jednotku náboje;
Čáry kolmé na čáry elektrického pole definují velikost elektrického potenciálu produkovaného elektrickými náboji;
Elektrická potenciální energie mezi dvěma náboji je skalární veličina, která se udává v Joulech a měří množství energie spojené s odporem a vzájemnou přitažlivostí mezi elektrickými náboji;
Modul elektrické síly mezi dvěma elektrickými náboji lze určit z Coulombova zákona.
Vyřešené elektrostatické cvičení
Elektrický náboj 2,0 uC pevné a zanedbatelné velikosti generuje na vzdálenost 0,5 m, elektrické pole a elektrický potenciál se rovnají:
Data: k0 = 9.109 N.m² / C².
a) 72.10-3 N / C a 3.6.103 PROTI
b) 12.104 N / C a 36.105 PROTI
c) 72.103 N / C a 54.103 PROTI
d) 72.102 N / C a 3.6.104 PROTI
e) 7.2.103 N / C a 3.6.10-3 PROTI
Zpětná vazba: Písmeno B
Řešení:
Poleelektrický a potenciálelektrický jsou to vlastnosti vlastní jedinému elektrickému náboji v prostoru. Pro výpočet poleelektrický této zátěže použijeme následující rovnici:
Vzhledem k údajům poskytnutým v prohlášení o cvičení musíme:
Pro výpočet potenciálelektrický produkované tímto zatížením ve stejné vzdálenosti (0,5 m), použijeme následující rovnici:
Vzhledem k tomu, že údaje jsou uvedeny v prohlášení, máme následující řešení:
Autor: Rafael Hellerbrock
Magistr ve fyzice
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/principio-eletrostatica.htm
