THE sähköinen voima on voima, joka syntyy, kun kaksi sähkövarausta on vuorovaikutuksessa toistensa sähkökenttien kanssa. Laskemme sen intensiteetin käyttämällä Coulombin laki.
Sen suunta on varauksia yhdistävän kuvitteellisen viivan mukainen ja sen suunta vaihtelee sähkövarausten merkkien mukaan. Joten kun \(q\geq0\), voimien välinen suunta on houkutteleva. Mutta kun \(q<0\), voimien välinen suunta on vastenmielinen.
Sen lisäksi, että Coulombin lakia käytetään voiman laskennassa, se yhdistää tämän sähköstaattisen voiman varausten ja sen ympäristön välisen neliöidyn etäisyyden kanssa, johon ne asetetaan. Sähkövoiman työ voidaan löytää sen energiamäärän perusteella sähköinen varaus on päästävä paikasta toiseen valitusta reitistä riippumatta.
Lue myös: Miten sähkövarausten liike toimii?
Sähköteho yhteenveto
Sähkövoima käsittelee sähkövarausten välistä vuorovaikutusta.
Sähkövoiman suunta on sama kuin kuvitteellinen viiva, joka yhdistää sähkövaraukset. houkutteleva tai vastenmielinen varausten merkeistä riippuen, ja sen voimakkuus lasketaan Coulomb.
Coulombin laki yhdistää sähkövoiman suuruuden kahden sähkövarauksen väliseen etäisyyteen.
Samanlaisten merkkien sähkövaraukset vetävät puoleensa toisiaan. Panokset, joilla on vastakkaiset merkit, hylkivät toisiaan.
Työ voidaan laskea "ponnistelulla", jonka sähkövaraus tekee siirtyäkseen pisteestä toiseen.
Mikä on ja mikä on sähkövoiman alkuperä?
Sähköstaattinen voima, jota yleisesti kutsutaan sähkövoimaksi, on osa neljää universumin perusvuorovaikutuksia, sekä voimakkaat ydinvoimat, heikot ydinvoimat ja gravitaatiovoimat. Se ilmestyy aina, kun sen sisällä on sähkökenttä, jonka sisällä on sähkövaraus.
Sähkövoiman suunta on seuraava:
Suunta: samansuuntainen kuvitteellisen linjan kanssa, joka yhdistää sähkövaraukset.
Tunne: houkutteleva, jos latauksilla on sama merkki, tai vastenmielinen, jos maksuilla on vastakkaiset merkit.
Intensiteetti: laskettu Coulombin lain mukaan.
Coulombin laki
Coulombin laki on fysikaalinen periaate, joka vastaa sähköstaattisen voiman ja kahden samaan väliaineeseen upotetun sähkövarauksen välisestä yhteydestä. Sen on kehittänyt Charles-Augustin de Coulomb (1736‒1806) vuonna 1785.
Tuolla on voiman ja kuormien suhteellisuussuhde, mutta voima on kääntäen verrannollinen etäisyyden neliöön, eli jos etäisyys kaksinkertaistuu, voima pienenee \(\frac{1}{4}\) alkuperäisestä arvostaan.
\(\vec{F}\propto\left| Q_1\right|\ e\left| Q_2\right|\)
\(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\)
On syytä mainita sähkövarausten merkin merkitys vaikuttavan voiman suunnan määrittämisessä niiden välillä, houkutteleva vastakkaisten merkkien varauksille ja vastenmielinen, kun varauksilla on vastakkaiset merkit. on yhtä suuri.
Coulombin lain kaavaa edustaa:
\(\vec{F}=k\frac{\left| Q_1\right|\ \bullet\left| Q_2\right|}{d^2}\)
\(\vec{F}\) on sähköisesti varautuneiden hiukkasten välinen vuorovaikutusvoima mitattuna Newtoneina [N].
\(\left| Q_1\right|\) ja \(\left| Q_2\right|\) ovat hiukkasten varausmoduuleja Coulombeina mitattuna \([Ç]\).
d on varausten välinen etäisyys metreinä [m].
k on väliaineen sähköstaattinen vakio, mitattuna \({\left (N\bullet m\right)^2/C}^2\).
Havainto: Sähköstaattinen vakio muuttuu sen mukaan, missä ympäristössä varaukset ovat.
→ Videotunti Coulombin laista
sähkövoimatyöt
Työ on voiman kohdistamista siirtymiseen, eikä sillä ole merkitystä, millä polulla otettiin, kunhan ne alkavat samasta pisteestä kohti samaa paikkaa.
Tämän huomioon ottaen sähkövoimatyötriippuu sähkövaraukseen kohdistetusta voimasta ylittääksesi etäisyyden pisteestä 1 pisteeseen 2 kuvan osoittamalla tavalla.
Laskemme työn kaavalla:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
W on työtä jouleina mitattuna \([J]\).
d on siirtymäetäisyys metreinä mitattuna \([m]\).
θ on välinen kulma \(\vec{F}e\ d,\), mitattuna asteina.
Lue myös: Sähköstaattinen fysiikan alue, joka on tarkoitettu levossa olevien varausten tutkimiseen
Sähkövoima ja sähkökenttä
THE sähkökenttä esiintyy sähkövarauksen tai sähköistetyn pinnan läheisyydessä, mikä on varausten luontainen ominaisuus. THE Sähkövoima syntyy, kun sähkökentät ovat vuorovaikutuksessa vähintään kahdesta sähkövarauksesta, kuten kuvassa näkyy.
Mitä tulee sähkökentän suuntautumiseen sähkövoimaan nähden:
Suunta: sama kuin sähkövoima, eli yhdensuuntainen sähkövaraukset yhdistävän linjan kanssa.
Tunne: sama voima jos \(q\geq0\), mutta päinvastoin kuin voima jos \(q<0\).
Intensiteetti: lasketaan sähkökenttäkaavalla tai sähkövoimaa ja sähkökenttää yhdistävällä kaavalla, joka on kuvattu alla:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
q on sähkövaraus kuloneina mitattuna \([Ç]\).
\(\vec{E}\) on sähkökenttä mitattuna \([N/C]\).
→ Videotunti sähkökentästä
Tehtävät ratkaistu sähkövoimalla
Kysymys 1
(Mack-SP) Piste sähkövaraus \(q=4,0\ \mu C\), joka on sijoitettu pisteeseen P tyhjiössä, joutuu suuren sähkövoiman alaisena \(1,2\ N\). Sähkökentän pisteessä P on suuruus:
The) \(3.0\bullet{10}^5\ N/C\)
B) \(2.4\bullet{10}^5\ N/C\)
ç) \(1,2\bullet{10}^5\ N/C\)
d) \(4.0\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
ja) \(4.8\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
Resoluutio:
Vaihtoehto A
Koska lauseessa voiman arvo on annettu ja kenttää pyydetään, voimme käyttää lomaketta, joka liittyy molempiin:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
\(1,2=\left|4,0\ \mu\right|\bullet\vec{E}\)
Muistaen sen \(\mu={10}^{-6}\), meillä on:
\(1,2=4,0\bullet{10}^{-6}\bullet\vec{E}\)
\(\frac{1,2}{4,0\bullet{10}^{-6}}=\vec{E}\)
\(0.3\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1}\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1+6}=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^5N/C=\vec{E}\)
kysymys 2
On sähkövaraus \(2.4\bullet{10}^{-4}\ C\) sähkökentässä \(6\bullet{10}^4\N/C\) joka liikkuu 50 cm yhdensuuntaisesti kentän akselin kanssa. Mitä työtä kuorma tekee?
The)\(W = -7,2\ J\)
B)\(W=14,4\bullet{10}^{-2}\ J\)
ç)\(W=7,2\bullet{10}^{-2}\ J\)
d)\(W=14,4\ J\)
ja) \(W=7,2\J\)
Resoluutio:
Vaihtoehto E
Käyttämällä kaavaa, joka yhdistää työn ja sähkövoiman:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
Koska sähkövoimaa ei annettu, voimme tehdä laskennan sähkökentän ja varauksen avulla. Muista, että koska varaus on positiivinen, sen voima ja kenttä ovat samassa suunnassa, joten voiman ja siirtymän etäisyyden välinen kulma on 0°:
\(W=\left|q\right|\bullet\vec{E}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
\(W=\left|2,4\bullet{10}^{-4}\right|\bullet\left (6\bullet{10}^4\right)\bullet0,5\bullet\cos0°\)
\(W=14,4\bullet{10}^{-4+4}\bullet0.5\bullet1\)
\(W=14,4\bullet0,5\)
\(W=7,2\J\)
Kirjailija: Pâmella Raphaella Melo
Fysiikan opettaja
