elektrostaatika on füüsika valdkond, mis hõlmab puhkeseisundis olevate elektrilaengute uurimist. Sina nähtusedelektrostaatiline selle valdkonna uuritud teadmised tekivad tugevusaastalatraktsioon ja tõrjumine et elektrilaengud avaldavad üksteisele mõju. Selles tekstis räägime mõnest elektrostaatika peamisest omadusest, näiteks laengust elektriline, elektrifitseerimine, elektriline jõud, elektriline potentsiaal, elektriväli ja potentsiaalne energia elektriline.
elektrilaeng
THE elektrilaeng on varasisemine (õige) aine põhiosakestest, nagu prootonid ja elektronid, samuti pasta. Elektriliselt neutraalsetes kehades on sama palju elektrilaenguid positiivne ja negatiivne. Elektrilaengu seade Rahvusvaheline ühikute süsteem see on Coulomb (Ç).
Pealegi on elektrilaeng füüsikaline suurus kvantiseeritud, see tähendab, et sellel on väärtusMinimaalne, nii et eisee on võimalik leida elektrilaengumooduliga elektrifitseeritud kehad väiksem kui see väärtus, helistas põhikoormus, tähistatakse tavaliselt tähega ja.
Prootonitel ja elektronidel on täpselt selline elektrilaengu väärtus, umbes 1,6.10-19 Ç. Seega, kui keha on elektriliselt laetud, on selle laeng a mitmekordnetervikuna annab tasutapõhiline, kuna elektrifitseerimine toimub lisamine või eemaldus aastal elektronid, kuna prootonid on seotud südamikudaatomi.
Alapealkiri:
Q - elektriline laadimismoodul (C - Coulombs)
ei - puuduvate või liigsete elektronide arv
ja - Põhikoormus (1.6.10-19 Ç)
Vaataka:Viis lõbusat fakti kiirte kohta, mis panevad su juuksed püsti tõusma
Meelekaart: elektrostaatika
* Mõttekaardi allalaadimine PDF-failina Kliki siia!
Elektrifitseerimine
Elektrifitseerimine on iga protsess, mis suudab genereerida a erinevus sisestage number koormusedpositiivne ja negatiivne keha. Kui kehal on sama palju positiivseid ja negatiivseid laenguid, siis ütleme, et on neutraalne; kui need numbrid on erinevad, ütleme, et ta on elektrifitseeritud.
Elektrifitseerimisprotsesse on põhimõtteliselt kolm: a elektrifitseerimine kontakti teel, perhõõrdumine ja induktsiooni teel:
THE elektrifitseerimineperkontakt hõlmab kahte keha dirigendid, ja vähemalt üks neist peab olema elektriliseltlaaditud. Kui kaks keha kokku puutuvad, jagunevad nende elektrilaengud, kuni need kaks on sama elektrilise potentsiaali all. Protsessi lõpus on kehad kohal sama märk koormate kohta.
THE hõõrdumise elektrifitseerimine hõlmab energia tarnimist kahele kehale läbi hõõrdumine nende vahel. Jooksul hõõrdumine (hõõrdumine), mõned elektronid rebitakse ühest kehast välja ja seejärel haaratakse teine keha kinni. Seetõttu on vaja kontrollida nende kahe keha afiinsust seda tüüpi elektrifitseerimisel triboelektriline seeria.
THE elektrifitseerimineperinduktsioon toimub ühtlustaminesugulane elektriliselt laetud keha vahel, mida nimetatakse a induktor, ja juhtiv keha, mida nimetatakse indutseeritud. Induktiivpooli olemasolu tekitab a laengute eraldamine indutseeritud kehas, kõne polarisatsioon. Sellest eraldusest alates on armatuur maandatud, põhjustades selle laengute voolamist läbi maandusjuhtme.
Kõik elektrifitseerimisprotsessid toimuvad vastavalt standardile Põhimõttedaastalkaitseannabtasutaelektriline ja energiast enne ja pärast elektrifitseerimist, laengute arv ja laengute vaheline energia hulk peab olema sama.
Vaataka: Miks ei lüüa linde tavaliselt elektrijuhtmed?
Ärge lõpetage kohe... Peale reklaami on veel;)
elektriline jõud
Kaks elektriliselt laetud keha võivad üksteisele vastavalt laengusignaalile atraktiivsust tekitada või tõrjuda. Korpused, mille elektrilaengud on võrdusmärgid tõrjuvad üksteist ja kehasid, mille elektrilaengud on vastupidised märgidmeelitada üksteist.
Seadus, mis võimaldab meil arvutada kahe laengu vahel toimiva elektrienergia mooduli, on Coulombi seadus, mis on esitatud järgmise avaldisega:
Alapealkiri:
F - elektriline jõud (N - Newton)
k0 - elektrostaatiline vaakumikonstant (k0 = 9,0109 N.m² / C²)
mida1,mida2 - elektrilaengud 1 ja 2 (C - Coulombid)
d - kaugus koormuste 1 ja 2 vahel (m)
Elektriväli
O elektriväli see on füüsiline suurus vektor omistatud elektrilistele koormustele. Iga elektrilaeng mõjutab ümbritsevat ruumi oma elektrivälja tõttu. Seetõttu võime elektrivälja mõista kui mõju, mida elektrilaengud nende ümbrusele avaldavad. Elektrivälja ühik rahvusvahelises mõõtühikute süsteemis on NewtonperCoulomb (N / C) või volt meetri kohta (V / m), kuna mõlemad on ühikud ekvivalendid.
Vaadake näidet:
Antud ruumis on elektrivälja väärtus 12,0 N / C mida tekitab elektrilaeng. Kui elektrilaeng on 1,0C asetatakse sellesse asendisse, toimib sellele võrdne mooduli elektriline jõud 12,0 N. Kui see tasu oleks 2.0C, kannaks ta elektrilist jõudu 24,0 N.
Elektrilaengu tekitatud elektriväli Q1 saab arvutada järgmise avaldise abil:
Ülaltoodud avaldises muutuja d on kaugus punktist, kus soovite mõõta elektrivälja tugevust, elektrilaengu asendini.
Elektriline potentsiaal
O elektriline potentsiaal see on füüsiline suurus ronima moodul ja mõõde täielikult esindatud Volti (V) Süsteem Minarahvusvahelineaastal Useosed. See suurus mõõdab kogusaastalenergia tagatud elektriväljaga igaühe jaoks Coulomb lasti.
Kui osake asub ruumi piirkonnas, mille elektriline potentsiaal on 100,0 V, on see koos sellega salvestanud 100,0 J (džaulid) energiat iga 1,0 C elektrilaengu kohta, mida see esitab. Kui teie lasti on pärit 2.0C, saab ta energiat 200,0 J, Järelikult.
O potentsiaalelektriline tekitatakse mooduli elektrilaenguga Q1 saab arvutada järgmise avaldise abil:
elektriline potentsiaalenergia
Millal kaksvõi enama elektrilaengud on fikseeritud eemal d nende vahel salvestavad nad energiavormi, mida nimetatakse elektriline potentsiaalenergia. Kui üks neist laengutest vabaneb, muundub see energia energiakineetika, näiteks. Seda energiat mõõdetakse džaulid rahvusvahelises ühikute süsteemis.
Elektrilise potentsiaalse energia saab arvutada laengute vahel järgmise avaldise abil:
Elektrostaatika valemid
Siit leiate elektrostaatika uurimisel kasutatud peamised valemid.
→ Elektrilaengu valem
Seda valemit kasutatakse keha liigse või puuduva elektrilaengu hulga arvutamiseks. Seda saab kasutada ka puuduvate või liigsete elektronide arvu arvutamiseks.
→ Elektrivälja valem
Seda kasutatakse punkt-elektrilaengu tekitatava elektrivälja tugevuse määramiseks mida1eemal d sellest koormusest:
→ Elektrilise potentsiaali valem
Laengute punktjaotuse elektrilist potentsiaali saab arvutada järgmise valemi abil:
→ Elektri jõu valem (Coulombi seadus)
Valem, mida saab kasutada elektrilaengu jõu arvutamiseks mida1 avaldab elektrilaengut mida2, eraldatud kaugusega d, määratakse Coulombi seadusega:
→ Elektrilise potentsiaalenergia valem
Me saame arvutada elektrilise potentsiaalse energia mooduli kahe laengu vahel mida1 ja mida2, eraldatud vahemaaga d, järgmise valemi kaudu:
Kokkuvõte
Elektrostaatika on füüsika valdkond, mis uurib puhkeseisundis olevate elektrilaengute tekitatud nähtusi;
Iga elektrilaeng mõjutab ümbritsevat ruumi läbi füüsikalise vektor-suuruse, mida nimetatakse elektriväljaks;
Elektriväli on igale laadimisühikule avaldatava elektrilise jõu mõõt;
Elektrivälja joontega risti olevad jooned määratlevad elektrilaengute tekitatud elektripotentsiaali suuruse;
Elektriline potentsiaalne energia kahe laengu vahel on skalaarne suurus, mis on antud džaulides ja mis mõõdab tõrjumise ja elektrilaengute vastastikuse tõmbejõuga seotud energia hulka;
Kahe elektrilaengu vahelise elektri jõu mooduli saab määrata Coulombi seaduse järgi.
Lahendatud elektrostaatika harjutus
Elektrilaeng 2,0 uC fikseeritud ja tühise suurusega, tekitab 0,5 m, elektriväli ja elektripotentsiaal on vastavalt:
Andmed: k0 = 9.109 N.m² / C².
a) 72.10-3 N / C ja 3.6.103 V
b) 12.104 N / C ja 36,105 V
c) 72,103 N / C ja 54,103 V
d) 72.102 N / C ja 3.6.104 V
e) 7.2.103 N / C ja 3.6.10-3 V
Tagasiside: Täht B
Resolutsioon:
Välielektriline ja potentsiaalelektriline need on omadused, mis on omased ühele ruumis olevale elektrilaengule. Et arvutada valdkonnaselektriline selle koormuse kohta kasutame järgmist võrrandit:
Harjutusavalduses esitatud andmete põhjal peame:
Et arvutada potentsiaalelektriline selle koormuse tekitatud samal kaugusel (0,5 m), kasutame järgmist võrrandit:
Võttes avalduses esitatud andmeid, on meil järgmine resolutsioon:
Autor Rafael Hellerbrock
Magister füüsikas
