THE elektrická síla je síla, která vzniká, když existují dva elektrické náboje, které vzájemně interagují svými elektrickými poli. Jeho intenzitu vypočítáme pomocí Coulombův zákon.
Jeho směr je podle pomyslné čáry spojující náboje a jeho směr se mění podle znamének elektrických nábojů. Takže když \(q\geq0\), směr mezi silami je přitažlivý. Ale když \(q<0\), směr mezi silami je odpudivý.
Coulombův zákon, kromě toho, že se používá při výpočtu síly, propojuje tuto elektrostatickou sílu s druhou mocninou vzdálenosti mezi náboji a prostředím, do kterého jsou vloženy. Práci elektrické síly lze zjistit množstvím energie, kterou elektrická nabíječka potřebujete se dostat z jednoho místa na druhé, bez ohledu na zvolenou trasu.
Přečtěte si také: Jak funguje pohyb elektrických nábojů?
Shrnutí elektrické energie
Elektrická síla se zabývá interakcí mezi elektrickými náboji.
Směr elektrické síly je stejný jako pomyslná čára spojující elektrické náboje. atraktivní nebo odpudivé v závislosti na znacích nábojů a jeho intenzita se vypočítává podle zákona o Coulomb.
Coulombův zákon spojuje velikost elektrické síly se vzdáleností mezi dvěma elektrickými náboji.
Elektrické náboje podobných znaků se navzájem přitahují. Náboje s opačnými znaky se navzájem odpuzují.
Práci lze vypočítat pomocí „úsilí“, které elektrický náboj vynaloží na pohyb z jednoho bodu do druhého.
Nepřestávej teď... Po reklamě je toho víc ;)
Co je a jaký je původ elektrické síly?
Elektrostatická síla, běžně nazývaná elektrická síla, je součástí čtyř základní interakce vesmíruspolu se silnými jadernými, slabými jadernými a gravitačními silami. Objevuje se vždy, když je v něm elektrické pole s elektrickým nábojem.
Orientace elektrické síly je následující:
Směr: rovnoběžně s pomyslnou čarou spojující elektrické náboje.
Smysl: atraktivní, pokud mají náboje stejné znaménko, nebo odpudivé, pokud mají náboje opačné znaménko.
Intenzita: vypočítané podle Coulombova zákona.
Coulombův zákon
Coulombův zákon je fyzikální princip zodpovědný za spojení mezi elektrostatickou silou a vzdáleností mezi dvěma elektrickými náboji ponořenými do stejného média. Byl vyvinut společností Charles-Augustin de Coulomb (1736‒1806) v roce 1785.
Tady je vztah úměrnosti mezi silou a zatížením, ale síla je nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti, to znamená, že pokud vzdálenost zdvojnásobíme, síla se zmenší \(\frac{1}{4}\) své původní hodnoty.
\(\vec{F}\propto\left| Q_1\right|\ e\left| Q_2\right|\)
\(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\)
Za zmínku stojí význam, který má znaménko elektrických nábojů při určování směru působící síly mezi nimi, je atraktivní pro náboje s opačnými znaménky a odpudivý, když mají náboje opačná znamení. rovná se.
Vzorec Coulombova zákona je reprezentován:
\(\vec{F}=k\frac{\left| Q_1\right|\ \bullet\left| Q_2\right|}{d^2}\)
\(\vec{F}\) je síla interakce mezi elektricky nabitými částicemi, měřená v Newtonech [N].
\(\left| Q_1\right|\) a \(\left| Q_2\right|\) jsou nábojové moduly částic, měřené v Coulombu \([C]\).
d je vzdálenost mezi náboji, měřená v metrech [m].
k je elektrostatická konstanta média, měřená v \({\left (N\bullet m\right)^2/C}^2\).
Pozorování: Elektrostatická konstanta se mění podle prostředí, ve kterém se náboje nacházejí.
→ Video lekce Coulombova zákona
práce elektrické síly
Práce je aplikace síly pro posunutí a je irelevantní, kterou dráhou se ubírali, pokud začínají ze stejného bodu ke stejnému místu.
Vzhledem k tomu, práce elektrické sílyzávisí na síle působící na elektrický náboj k překonání vzdálenosti z bodu 1 do bodu 2, jak je znázorněno na obrázku.
Práci vypočítáme pomocí vzorce:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
W je práce, měřená v joulech \([J]\).
d je posunutá vzdálenost měřená v metrech \([m]\).
θ je úhel mezi \(\vec{F}e\ d,\), měřeno ve stupních.
Přečtěte si také: Elektrostatika — oblast fyziky určená pro studium klidových nábojů
Elektrická síla a elektrické pole
THE elektrické pole se vyskytuje v blízkosti elektrického náboje nebo zelektrizovaného povrchu, což je vnitřní vlastnost nábojů. THE Elektrická síla vzniká, když dochází k interakci mezi elektrickými poli alespoň dvou elektrických nábojů, jak je znázorněno na obrázku.
Pokud jde o orientaci elektrického pole vzhledem k elektrické síle:
Směr: stejná jako elektrická síla, tedy rovnoběžná s linií spojující elektrické náboje.
Smysl: stejná síla, jestliže \(q\geq0\), ale opačně k síle if \(q<0\).
Intenzita: vypočítané podle vzorce elektrického pole nebo podle vzorce, který souvisí s elektrickou silou a elektrickým polem, popsaným níže:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
q je elektrický náboj, měřený v coulombech \([C]\).
\(\vec{E}\) je elektrické pole, měřeno v \([N/C]\).
→ Video lekce elektrického pole
Cvičení řešená na elektrické síle
Otázka 1
(Mack-SP) Bodový elektrický náboj s \(q=4,0\ \mu C\), který je umístěn v bodě P ve vakuu, je vystaven elektrické síle o velikosti \(1,2\ N\). Elektrické pole v tomto bodě P má velikost:
) \(3.0\bullet{10}^5\ N/C\)
b) \(2,4\bullet{10}^5\ N/C\)
C) \(1,2\bullet{10}^5\ N/C\)
d) \(4.0\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
a) \(4,8\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
Řešení:
Alternativa A
Protože je ve výpisu uvedena hodnota síly a požadované pole, můžeme použít formulář, který se týká obou:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
\(1,2=\left|4,0\ \mu\right|\bullet\vec{E}\)
Pamatovat si to \(\mu={10}^{-6}\), my máme:
\(1,2=4,0\bullet{10}^{-6}\bullet\vec{E}\)
\(\frac{1,2}{4,0\bullet{10}^{-6}}=\vec{E}\)
\(0,3\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1}\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1+6}=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^5N/C=\vec{E}\)
otázka 2
Existuje elektrický náboj \(2.4\bullet{10}^{-4}\ C\) v elektrickém poli \(6\bullet{10}^4\N/C\) který se pohybuje 50 cm rovnoběžně s osou pole. Jakou práci vykonává zátěž?
)\(W=-7,2\ J\)
b)\(W=14,4\bullet{10}^{-2}\ J\)
C)\(W=7,2\bullet{10}^{-2}\ J\)
d)\(W=14,4\ J\)
a) \(W=7,2\ J\)
Řešení:
Alternativa E
Pomocí vzorce, který souvisí s prací a elektrickou silou:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
Protože nebyla dána elektrická síla, můžeme provést výpočet pomocí elektrického pole a náboje. Pamatujte, že jelikož je náboj kladný, jeho síla a pole jsou ve stejném směru, takže úhel mezi silou a posunutou vzdáleností je 0°:
\(W=\left|q\right|\bullet\vec{E}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
\(W=\left|2,4\bullet{10}^{-4}\right|\bullet\left (6\bullet{10}^4\right)\bullet0,5\bullet\cos0°\)
\(W=14,4\bullet{10}^{-4+4}\bullet0,5\bullet1\)
\(W=14,4\bullet0,5\)
\(W=7,2\ J\)
Autor: Pâmella Raphaella Melo
Učitel fyziky