DET elektrisk kraft er den kraft, der opstår, når der er to elektriske ladninger, der interagerer med hinandens elektriske felter. Vi beregner dens intensitet ved hjælp af Coulombs lov.
Dens retning er i henhold til den imaginære linje, der forbinder ladningerne, og dens retning varierer i henhold til tegnene på de elektriske ladninger. Så når \(q\geq0\), er retningen mellem kræfterne attraktiv. Men når \(q<0\), er retningen mellem kræfterne frastødende.
Coulombs lov, ud over at blive brugt i beregningen af kraft, forbinder denne elektrostatiske kraft med den kvadratiske afstand mellem ladningerne og det miljø, de er indsat i. Den elektriske krafts arbejde kan findes ved mængden af energi, som den elektrisk ladning behov for at komme fra et sted til et andet, uanset den valgte rute.
Læs også: Hvordan fungerer bevægelsen af elektriske ladninger?
Elektrisk strømoversigt
Elektrisk kraft handler om samspillet mellem elektriske ladninger.
Retningen af den elektriske kraft er den samme som den imaginære linje, der forbinder de elektriske ladninger. attraktiv eller frastødende afhængigt af tegnene på ladningerne, og dens intensitet beregnes af loven om Coulomb.
Coulombs lov forbinder størrelsen af den elektriske kraft med afstanden mellem to elektriske ladninger.
Elektriske ladninger af lignende tegn tiltrækker hinanden. Ladninger med modsatte fortegn frastøder hinanden.
Arbejdet kan beregnes ved den "indsats", som en elektrisk ladning gør for at flytte fra et punkt til et andet.
Hvad er og hvad er oprindelsen af elektrisk kraft?
Den elektrostatiske kraft, almindeligvis kaldet den elektriske kraft, er en del af de fire universets grundlæggende interaktioner, sammen med de stærke nukleare, svage nukleare og gravitationskræfter. Det vises, når der er et elektrisk felt med en elektrisk ladning indeni.
Orienteringen af den elektriske kraft er som følger:
Retning: parallelt med den imaginære linje, der forbinder de elektriske ladninger.
Følelse: attraktiv, hvis ladningerne har samme fortegn eller frastødende, hvis ladningerne har modsatte fortegn.
Intensitet: beregnet efter Coulombs lov.
Coulombs lov
Coulombs lov er det fysiske princip, der er ansvarlig for sammenhængen mellem den elektrostatiske kraft og afstanden mellem to elektriske ladninger nedsænket i det samme medium. Den er udviklet af Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806) i 1785.
Der er en proportionalitetsforhold mellem kraft og belastninger, men kraften er omvendt proportional med kvadratet af afstanden, det vil sige, hvis vi fordobler afstanden, aftager kraften \(\frac{1}{4}\) af dens oprindelige værdi.
\(\vec{F}\propto\left| Q_1\right|\ e\left| Q_2\right|\)
\(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\)
Det er værd at nævne den betydning, som tegnet for de elektriske ladninger har for at bestemme retningen af den kraft, der virker mellem dem, idet de er attraktive for ladninger med modsatte fortegn og frastødende, når ladningerne har modsatte fortegn. lige med.
Coulombs lovformel er repræsenteret ved:
\(\vec{F}=k\frac{\left| Q_1\right|\ \bullet\left| Q_2\right|}{d^2}\)
\(\vec{F}\) er vekselvirkningskraften mellem elektrisk ladede partikler, målt i Newton [N].
\(\venstre| Q_1\højre|\) og \(\venstre| Q_2\højre|\) er partiklernes ladningsmoduler, målt i Coulomb \([Ç]\).
d er afstanden mellem ladningerne, målt i meter [m].
k er mediets elektrostatiske konstant, målt i \({\venstre (N\bullet m\right)^2/C}^2\).
Observation: Den elektrostatiske konstant ændrer sig afhængigt af det miljø, ladningerne befinder sig i.
→ Videolektion om Coulombs lov
elektrisk kraftarbejde
Arbejde er påføring af en kraft til en forskydning, og det er irrelevant, hvilken vej der blev taget, så længe de starter fra samme punkt mod samme sted.
I lyset af dette er elektrisk kraftarbejdeafhænger af kraften på en elektrisk ladning at krydse afstanden fra punkt 1 til punkt 2, som vist på billedet.
Vi beregner arbejdet ved hjælp af formlen:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
W er arbejde, målt i joule \([J]\).
d er den forskudte afstand, målt i meter \([m]\).
θ er vinklen mellem \(\vec{F}e\ d,\), målt i grader.
Læs også: Elektrostatik — område af fysik beregnet til undersøgelse af ladninger i hvile
Elektrisk kraft og elektrisk felt
DET elektrisk felt forekommer i nærheden af en elektrisk ladning eller en elektrificeret overflade, som er en iboende egenskab ved ladninger. DET Elektrisk kraft opstår, når der er interaktion mellem elektriske felter af mindst to elektriske ladninger, som vist på billedet.
Med hensyn til orienteringen af det elektriske felt i forhold til den elektriske kraft:
Retning: det samme som den elektriske kraft, det vil sige parallelt med linjen, der forbinder de elektriske ladninger.
Følelse: det samme af kraften hvis \(q\geq0\), men modsat kraften if \(q<0\).
Intensitet: beregnet ved formlen for det elektriske felt eller af formlen, der forbinder elektrisk kraft og elektrisk felt, beskrevet nedenfor:
\(\vec{F}=\venstre|q\højre|\bullet\vec{E}\)
q er den elektriske ladning, målt i coulombs \([Ç]\).
\(\vec{E}\) er det elektriske felt, målt i \([N/C]\).
→ Videolektion om elektrisk felt
Øvelser løst på elektrisk kraft
Spørgsmål 1
(Mack-SP) Et punkt elektrisk ladning med \(q=4.0\ \mu C\), som er placeret i et punkt P i vakuumet, udsættes for en elektrisk kraft af størrelse \(1,2\ N\). Det elektriske felt i det punkt P har størrelsen:
Det) \(3.0\bullet{10}^5\ N/C\)
B) \(2,4\bullet{10}^5\ N/C\)
ç) \(1,2\bullet{10}^5\ N/C\)
d) \(4.0\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
og) \(4,8\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
Løsning:
Alternativ A
Som i erklæringen værdien af kraften er angivet, og feltet er anmodet om, kan vi bruge formularen, der relaterer både:
\(\vec{F}=\venstre|q\højre|\bullet\vec{E}\)
\(1,2=\venstre|4,0\ \mu\right|\bullet\vec{E}\)
Husker det \(\mu={10}^{-6}\), vi har:
\(1,2=4,0\bullet{10}^{-6}\bullet\vec{E}\)
\(\frac{1,2}{4,0\bullet{10}^{-6}}=\vec{E}\)
\(0,3\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1}\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1+6}=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^5N/C=\vec{E}\)
spørgsmål 2
Der er en elektrisk ladning på \(2,4\bullet{10}^{-4}\ C\) i et elektrisk felt af \(6\bullet{10}^4\N/C\) som bevæger sig 50 cm parallelt med markaksen. Hvilket arbejde udfører belastningen?
Det)\(W=-7,2\ J\)
B)\(W=14,4\bullet{10}^{-2}\ J\)
ç)\(W=7,2\bullet{10}^{-2}\ J\)
d)\(W=14,4\ J\)
og) \(W=7,2\ J\)
Løsning:
Alternativ E
Ved at bruge formlen, der relaterer arbejde og elektrisk kraft:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
Da den elektriske kraft ikke var givet, kan vi lave beregningen ved hjælp af det elektriske felt og ladningen. Husk, at da ladningen er positiv, er dens kraft og felt i samme retning, så vinklen mellem kraften og den forskudte afstand er 0°:
\(W=\left|q\right|\bullet\vec{E}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
\(W=\left|2,4\bullet{10}^{-4}\right|\bullet\left (6\bullet{10}^4\right)\bullet0,5\bullet\cos0°\)
\(W=14,4\bullet{10}^{-4+4}\bullet0.5\bullet1\)
\(W=14.4\bullet0.5\)
\(W=7,2\ J\)
Af Pâmella Raphaella Melo
Fysiklærer
