DAS elektrische Kraft ist die Kraft, die entsteht, wenn zwei elektrische Ladungen mit den elektrischen Feldern des anderen interagieren. Wir berechnen seine Intensität mit dem Coulomb-Gesetz.
Seine Richtung entspricht der imaginären Linie, die die Ladungen verbindet, und seine Richtung variiert gemäß den Vorzeichen der elektrischen Ladungen. Also wann \(q\geq0\), ist die Richtung zwischen den Kräften anziehend. Aber wenn \(q<0\), die Richtung zwischen den Kräften ist abstoßend.
Das Coulombsche Gesetz verbindet diese elektrostatische Kraft nicht nur zur Berechnung der Kraft, sondern auch mit dem quadrierten Abstand zwischen den Ladungen und der Umgebung, in die sie eingeführt werden. Die Arbeit der elektrischen Kraft kann durch die Energiemenge gefunden werden, die die elektrische Ladung unabhängig von der gewählten Route von einem Ort zum anderen gelangen müssen.
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Zusammenfassung der elektrischen Leistung
Elektrische Kraft befasst sich mit der Wechselwirkung zwischen elektrischen Ladungen.
Die Richtung der elektrischen Kraft ist dieselbe wie die imaginäre Linie, die die elektrischen Ladungen verbindet. anziehend oder abstoßend, abhängig von den Vorzeichen der Ladungen, und ihre Intensität wird durch das Gesetz von berechnet Coulomb.
Das Coulombsche Gesetz verbindet die Größe der elektrischen Kraft mit dem Abstand zwischen zwei elektrischen Ladungen.
Elektrische Ladungen gleicher Vorzeichen ziehen sich an. Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen stoßen sich ab.
Arbeit kann durch die „Anstrengung“ berechnet werden, die eine elektrische Ladung auf sich nimmt, um sich von einem Punkt zum anderen zu bewegen.
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Was ist und was ist der Ursprung der elektrischen Kraft?
Die elektrostatische Kraft, allgemein elektrische Kraft genannt, ist Teil der Vier grundlegende Wechselwirkungen des Universums, zusammen mit den starken nuklearen, schwachen nuklearen und Gravitationskräften. Es erscheint immer dann, wenn ein elektrisches Feld mit einer elektrischen Ladung darin vorhanden ist.
Die Richtung der elektrischen Kraft ist wie folgt:
Richtung: parallel zur imaginären Linie, die die elektrischen Ladungen verbindet.
Sinn: attraktiv, wenn die Ladungen das gleiche Vorzeichen haben, oder abstoßend, wenn die Ladungen entgegengesetzte Vorzeichen haben.
Intensität: berechnet nach dem Coulombschen Gesetz.
Coulomb-Gesetz
Das Coulombsche Gesetz ist das physikalische Prinzip, das für den Zusammenhang zwischen der elektrostatischen Kraft und dem Abstand zwischen zwei elektrischen Ladungen verantwortlich ist, die in dasselbe Medium eingetaucht sind. Es wurde entwickelt von Charles Augustin de Coulomb (1736‒1806) im Jahr 1785.
Da ist ein Proportionalitätsverhältnis zwischen Kraft und Belastung, aber die Kraft ist umgekehrt proportional zum Quadrat der Entfernung, das heißt, wenn wir die Entfernung verdoppeln, nimmt die Kraft ab \(\frac{1}{4}\) seines ursprünglichen Wertes.
\(\vec{F}\propto\left| Q_1\right|\ e\left| Q_2\right|\)
\(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\)
Erwähnenswert ist die Bedeutung, die das Vorzeichen der elektrischen Ladungen für die Bestimmung der Richtung der wirkenden Kraft hat zwischen ihnen anziehend für Ladungen mit entgegengesetzten Vorzeichen und abstoßend, wenn die Ladungen entgegengesetzte Vorzeichen haben. gleich.
Die Formel des Coulombschen Gesetzes wird dargestellt durch:
\(\vec{F}=k\frac{\left| Q_1\right|\ \bullet\left| Q_2\right|}{d^2}\)
\(\vec{F}\) ist die Wechselwirkungskraft zwischen elektrisch geladenen Teilchen, gemessen in Newton [N].
\(\links| Q_1\rechts|\) und \(\links| Q_2\rechts|\) sind die Ladungsmodule der Teilchen, gemessen in Coulomb \([C]\).
d ist der Abstand zwischen den Ladungen, gemessen in Metern [m].
k ist die elektrostatische Konstante des Mediums, gemessen in \({\links (N\Bullet m\rechts)^2/C}^2\).
Überwachung: Die elektrostatische Konstante ändert sich entsprechend der Umgebung, in der sich die Ladungen befinden.
→ Videolektion zum Coulombschen Gesetz
elektrische Kraftarbeit
Arbeit ist das Aufbringen einer Kraft für eine Verschiebung, und es ist unerheblich, welcher Weg genommen wurde, solange sie vom selben Punkt zum selben Ort gehen.
Angesichts dessen ist die elektrische Kraftarbeithängt von der Kraft ab, die auf eine elektrische Ladung ausgeübt wird um die Distanz von Punkt 1 zu Punkt 2 zu überqueren, wie im Bild gezeigt.
Wir berechnen die Arbeit nach der Formel:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
W ist Arbeit, gemessen in Joule \([J]\).
d ist die verschobene Entfernung, gemessen in Metern \([m]\).
θ ist der Winkel dazwischen \(\vec{F}e\ d,\), gemessen in Grad.
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Elektrische Kraft und elektrisches Feld
DAS elektrisches Feld tritt in der Nähe einer elektrischen Ladung oder einer elektrifizierten Oberfläche auf und ist eine intrinsische Eigenschaft von Ladungen. DAS Elektrische Kraft entsteht, wenn es eine Wechselwirkung zwischen elektrischen Feldern gibt von mindestens zwei elektrischen Ladungen, wie im Bild gezeigt.
Zur Orientierung des elektrischen Feldes in Bezug auf die elektrische Kraft:
Richtung: das gleiche wie die elektrische Kraft, dh parallel zur Verbindungslinie der elektrischen Ladungen.
Sinn: das gleiche von der Kraft, wenn \(q\geq0\), aber entgegengesetzt zur Kraft if \(q<0\).
Intensität: berechnet nach der elektrischen Feldformel oder nach der unten beschriebenen Formel, die elektrische Kraft und elektrisches Feld in Beziehung setzt:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
q ist die elektrische Ladung, gemessen in Coulomb \([C]\).
\(\vec{E}\) ist das elektrische Feld, gemessen in \([N/C]\).
→ Videolektion zum elektrischen Feld
Übungen zur elektrischen Kraft gelöst
Frage 1
(Mack-SP) Eine elektrische Punktladung mit \(q=4.0\ \mu C\), die an einem Punkt P im Vakuum platziert ist, einer elektrischen Kraft von großer Größe ausgesetzt \(1.2\N\). Das elektrische Feld an diesem Punkt P hat die Größe:
Das) \(3.0\bullet{10}^5\ N/C\)
B) \(2.4\bullet{10}^5\ N/C\)
c) \(1,2\bullet{10}^5\ N/C\)
d) \(4.0\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
und) \(4.8\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
Auflösung:
Alternative A
Da in der Anweisung der Wert der Kraft angegeben und das Feld angefordert wird, können wir das Formular verwenden, das sich auf beide bezieht:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
\(1,2=\left|4,0\ \mu\right|\bullet\vec{E}\)
Daran erinnern \(\mu={10}^{-6}\), wir haben:
\(1,2=4,0\bullet{10}^{-6}\bullet\vec{E}\)
\(\frac{1,2}{4,0\bullet{10}^{-6}}=\vec{E}\)
\(0.3\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1}\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1+6}=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^5N/C=\vec{E}\)
Frage 2
Es liegt eine elektrische Ladung vor \(2.4\bullet{10}^{-4}\C\) in einem elektrischen Feld von \(6\bullet{10}^4\N/C\) der sich 50 cm parallel zur Feldachse bewegt. Welche Arbeit leistet die Last?
Das)\(W=-7,2\J\)
B)\(W=14,4\bullet{10}^{-2}\ J\)
c)\(W=7,2\bullet{10}^{-2}\ J\)
d)\(W=14,4\J\)
und) \(W=7,2\J\)
Auflösung:
Alternative E
Unter Verwendung der Formel, die Arbeit und elektrische Kraft in Beziehung setzt:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
Da die elektrische Kraft nicht gegeben war, können wir die Berechnung mit dem elektrischen Feld und der Ladung durchführen. Denken Sie daran, dass, da die Ladung positiv ist, ihre Kraft und ihr Feld in die gleiche Richtung weisen, sodass der Winkel zwischen der Kraft und dem verschobenen Abstand 0 ° beträgt:
\(W=\left|q\right|\bullet\vec{E}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
\(W=\left|2,4\bullet{10}^{-4}\right|\bullet\left (6\bullet{10}^4\right)\bullet0,5\bullet\cos0°\)
\(W=14,4\bullet{10}^{-4+4}\bullet0,5\bullet1\)
\(W=14.4\bullet0.5\)
\(W=7,2\J\)
Von Pâmella Raphaella Melo
Physik Lehrer
