Elektrostatik: Konzept, Formeln, Übungen, Mindmap

Elektrostatik ist der Bereich der Physik, der die Untersuchung elektrischer Ladungen im Ruhezustand umfasst. Sie Phänomeneelektrostatisch studiert von diesem Wissensgebiet entstehen als Ergebnis der StärkeimAttraktion und Abstoßung dass sich elektrische Ladungen gegenseitig ausüben. In diesem Text werden wir über einige der wichtigsten Eigenschaften der Elektrostatik sprechen, wie z elektrisch, Elektrifizierung, elektrische Kraft, elektrisches Potenzial, elektrisches Feld und potenzielle Energie elektrisch.


elektrische Ladung

DAS elektrische Ladung ist Eigentumintrinsisch (eigentlich) der fundamentalen Teilchen der Materie, wie Protonen und Elektronen, sowie der Pasta. Elektrisch neutrale Körper haben die gleiche elektrische Ladung positiv und Negativ. Die elektrische Ladeeinheit im Internationales Einheitensystem es ist das Coulomb (Ç).

Außerdem ist die elektrische Ladung eine physikalische Größe quantisiert, das heißt, es hat ein WertMinimum, so dass Neines ist möglich Leichen finden, die mit einem elektrischen Lademodul elektrisiert sind

kleiner als dieser Wert, namens Grundlast, normalerweise mit dem Buchstaben bezeichnet und.

Protonen und Elektronen haben genau diesen elektrischen Ladungswert, etwa 1,6.10-19 Ç. Wenn also ein Körper elektrisch geladen ist, ist seine Ladung a mehrereganze gibt aufladengrundlegende, da die Elektrifizierung von der Zusatz oder Entfernung im Elektronen, seit der Protonen sind innerhalb der verlinkten Kerneatomar.

Untertitel:
Q – Elektrisches Lademodul (C – Coulombs)
Nein – Anzahl fehlender oder überschüssiger Elektronen
und – Grundlast (1.6.10-19 )

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Mindmap: Elektrostatik

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Elektrifizierung

Elektrifizierung ist jeder Prozess in der Lage, a Unterschied Geben Sie die Anzahl der ein Ladungenpositiv und Negativ eines Körpers. Wenn ein Körper die gleiche Anzahl positiver und negativer Ladungen hat, sagen wir, dass er neutral; Wenn diese Zahlen unterschiedlich sind, sagen wir, dass er es ist elektrifiziert.

Grundsätzlich gibt es drei Elektrifizierungsverfahren: a Elektrifizierung durch Kontakt, proReibung und per Induktion:

  • DAS ElektrifizierungproKontakt beinhaltet zwei Körper Dirigenten, und mindestens einer von ihnen muss sein elektrischgeladen. Wenn die beiden Körper in Kontakt kommen, teilen sich ihre elektrischen Ladungen, bis die beiden unter gleichem elektrischem Potential. Am Ende des Prozesses präsentieren sich die Leichen das gleiche Zeichen von Lasten.

  • DAS Reibungselektrisierung beinhaltet die Energiezufuhr zu zwei Körpern durch die Reibung zwischen ihnen. Während der Reibung (Reibung), einige Elektronen werden von einem der Körper gerissen und dann vom anderen Körper eingefangen. Daher ist es notwendig, die Affinität dieser beiden Stellen bei dieser Art der Elektrifizierung durch Konsultation der triboelektrische Reihe.

  • DAS ElektrifizierungproInduktion tritt auf von Annäherungrelativ zwischen einem elektrisch geladenen Körper, genannt a Induktor, und ein leitender Körper, genannt die induziert. Das Vorhandensein des Induktors erzeugt a Ladungstrennung im induzierten Körper, Anruf von Polarisation. Von dieser Trennung wird der Anker geerdet, wodurch seine Ladungen durch einen Erdungsdraht fließen.

Alle Elektrifizierungsprozesse erfolgen nach den GrundsätzeimErhaltunggibtaufladenelektrisch und von der Energie, d.h. vor und nach Elektrifizierung, die Anzahl der Ladungen und die Energiemenge zwischen den Ladungen muss das Selbe sein.

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elektrische Kraft

Zwei elektrisch geladene Körper können sich entsprechend ihrem Ladungssignal anziehen oder abstoßen. Körper mit elektrischen Ladungen von Gleichheitszeichen sich gegenseitig abstoßen und Körper, deren elektrische Ladungen gegensätzliche Vorzeichenziehen sich an.

Das Gesetz, mit dem wir den Modul der elektrischen Kraft berechnen können, die zwischen zwei Ladungen ausgeübt wird, ist das Coulombsche Gesetz, dargestellt durch den folgenden Ausdruck:

Untertitel:
F – Elektrische Kraft (N - Newton)
k0 – Elektrostatische Vakuumkonstante (k0 = 9,0,109 Nm²/C²)
Was1,Was2 – Elektrische Ladungen 1 und 2 (C – Coulomb)
d – Abstand zwischen Lasten 1 und 2 (m)


Elektrisches Feld

Ö elektrisches Feld es ist eine physikalische Größe Vektor auf elektrische Lasten zurückzuführen. Jede elektrische Ladung beeinflusst durch ihr elektrisches Feld den sie umgebenden Raum. Wir können das elektrische Feld also als den Einfluss verstehen, den elektrische Ladungen auf ihre Umgebung ausüben. Die elektrische Feldeinheit im Internationalen Einheitensystem ist die NewtonproCoulomb (N/C) oder Volt pro Meter (V/m), da beide Einheiten sind Äquivalente.

Siehe ein Beispiel:

Eine gegebene Position im Raum hat ein elektrisches Feld von 12,0 Öffner durch eine elektrische Ladung erzeugt. Bei einer elektrischen Ladung von 1.0C in diese Position gebracht wird, wirkt auf sie eine elektrische Kraft des Moduls gleich 12,0 N. Wenn diese Gebühr 2.0C, sie würde eine elektrische Kraft von erleiden 24,0 N.

Das durch eine elektrische Ladung erzeugte elektrische Feld Q1 lässt sich mit folgendem Ausdruck berechnen:

Im obigen Ausdruck ist die Variable d ist der Abstand von dem Punkt, an dem Sie die Stärke des elektrischen Feldes messen möchten, bis zur Position der elektrischen Ladung.


Elektrisches Potenzial

Ö elektrisches Potenzial es ist eine physikalische Größe steigen vollständig durch sein Modul repräsentiert und messen in Volt (V) im System ichInternationalim UKrawatten. Diese Größe misst die die SummeimEnergie bereitgestellt durch ein elektrisches Feld für jeden Coulomb der Ladung.

Befindet sich ein Teilchen in einem Raumbereich mit einem elektrischen Potential von 100,0 V, es hat 100.0 J damit gespeichert (Joule) Energie für jede 1,0 C elektrische Ladung, die es präsentiert. Wenn Ihre Ladung von. ist 2.0C, sie wird eine Energie von. haben 200,0 J, Folglich.

Ö Potenzialelektrisch erzeugt durch eine elektrische Modulladung Q1 lässt sich mit folgendem Ausdruck berechnen:


elektrische potentielle Energie

Wann zweioder mehr elektrische Ladungen sind auf Distanz fixiert d zwischen ihnen speichern sie eine Energieform namens elektrische potentielle Energie. Wird eine dieser Ladungen freigesetzt, wird diese Energie umgewandelt in EnergieKinetik, beispielsweise. Diese Energie wird gemessen in Joule im Internationalen Einheitensystem.

Wir können die elektrische potentielle Energie zwischen Ladungen mit dem folgenden Ausdruck berechnen:


Elektrostatik Formeln

Überprüfen Sie hier die wichtigsten Formeln, die beim Studium der Elektrostatik verwendet werden.

→ Formel für die elektrische Ladung

Diese Formel wird verwendet, um die Menge an überschüssiger oder fehlender elektrischer Ladung in einem Körper zu berechnen. Es kann auch verwendet werden, um die Anzahl der fehlenden oder überschüssigen Elektronen zu berechnen.


→ Formel für das elektrische Feld

Es wird verwendet, um die Stärke eines elektrischen Feldes zu bestimmen, das durch eine punktförmige elektrische Ladung erzeugt wird Was1auf Distanz d dieser Ladung:


→ Elektrische Potenzialformel

Das elektrische Potential einer punktförmigen Ladungsverteilung lässt sich nach folgender Formel berechnen:


→ Formel der elektrischen Kraft (Coulombsches Gesetz)

Die Formel, mit der man die Kraft berechnen kann, die eine elektrische Ladung Was1 übt eine elektrische Ladung aus Was2,getrennt durch einen Abstand d, wird durch das Coulombsche Gesetz bestimmt:


→ Formel für elektrische potentielle Energie

Wir können den Modul der elektrischen potentiellen Energie zwischen zwei Ladungen berechnen Was1 und Was2, durch einen Abstand getrennt d, durch folgende Formel:


Zusammenfassung

  • Elektrostatik ist das Gebiet der Physik, das die Phänomene untersucht, die durch ruhende elektrische Ladungen erzeugt werden;

  • Jede elektrische Ladung beeinflusst den sie umgebenden Raum durch eine vektorielle physikalische Größe, die als elektrisches Feld bezeichnet wird;

  • Das elektrische Feld ist ein Maß für die elektrische Kraft, die auf jede Ladungseinheit ausgeübt wird;

  • Die senkrecht zu den elektrischen Feldlinien verlaufenden Linien definieren die Größe des durch die elektrischen Ladungen erzeugten elektrischen Potentials;

  • Die elektrische potentielle Energie zwischen zwei Ladungen ist eine skalare Größe, die in Joule angegeben wird und die Energiemenge misst, die mit der Abstoßung und gegenseitigen Anziehung zwischen elektrischen Ladungen verbunden ist;

  • Der Modul der elektrischen Kraft zwischen zwei elektrischen Ladungen kann aus dem Coulomb-Gesetz bestimmt werden.


Gelöste Elektrostatik-Übung

Eine elektrische Ladung von 2,0 µC fest und von vernachlässigbarer Größe erzeugt im Abstand von 0,5 m, ein elektrisches Feld bzw. ein elektrisches Potential gleich:

Daten: k0 = 9.109 Nm²/C².

a) 72,10-3 Öffner und 3.6.103 V

b) 12.104 Öffner und 36,105 V

c) 72,103 Öffner und 54,103 V

d) 72,102 Öffner und 3.6.104 V

e) 7.2.103 Öffner und 3.6.10-3 V

Vorlage: Buchstabe b

Auflösung:

Feldelektrisch und Potenzialelektrisch sie sind Eigenschaften, die einer einzelnen elektrischen Ladung im Weltraum innewohnen. Um die zu berechnen Feldelektrisch dieser Last verwenden wir die folgende Gleichung:

Unter Verwendung der in der Übungserklärung angegebenen Daten müssen wir:

Um die zu berechnen Potenzialelektrisch erzeugt durch diese Last im gleichen Abstand (0,5 m), verwenden wir die folgende Gleichung:

Ausgehend von den in der Erklärung mitgeteilten Daten haben wir folgende Lösung:


Von Rafael Hellerbrock
Master in Physik

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