שדה חשמלי: מה זה וכיצד לחשב אותו (נוסחת שדה חשמלי)

שדה חשמלי הוא שדה שנוצר על ידי מטען חשמלי. השדה החשמלי הוא א גדולה וקטורית באמצעותו ניתן למדוד את הכוח המופעל על כל עומס בדיקה המוצב בתוך אותו שדה.

כל מטען חשמלי שמונח בתוך שדה זה יהיה נתון לכוח, שעשוי להיות משיכה או דחייה. כיוון הכוח יהיה תלוי בסימן המטענים (חיובי או שלילי).

עוצמת הכוח תהיה גדולה יותר ככל שעומס הבדיקה קרוב יותר לעומס הייצור בשטח ופחות אינטנסיבי ככל שמתרחקים מעומס הייצור.

נוסחת שדה חשמלית

ניתן לחשב את השדה החשמלי באמצעות הנוסחה הבאה:

איפה,

• AND תואם את חוזק השדה החשמלי והיחידה שלו היא N / C
• ק₀ הוא הקבוע האלקטרוסטטי בוואקום, שערכו הוא 8.99,109 ננומטר²/ Dz
• | ש | הוא המודול של המטען שיצר את השדה החשמלי, כלומר, אות הטעינה אינו נחשב
• ד הוא המרחק במטרים בין הנקודה הנצפית לעומס המחולל

השדה החשמלי של מטען

הרעיון של שדה בפיזיקה קשור ל אינטראקציה בכוח נתון מרחק מסוים. לדוגמא, את כוח המשיכה של כדור הארץ ניתן לחוש על ידי גוף כלשהו הקרוב אליו על ידי יצירת שדה כבידה.

כמו כן, מטען חשמלי קבוע Q, חיובי או שלילי, יוצר שדה חשמלי ומשפיע על החלל סביבו. אם מתווסף שדה מטען שדה זה, הוא ירגיש כוח.

בתחילה מטען הנקודה q נמצא במרחק מסוים, במצב P1, וכוח חשמלי F פועל עליו. בעת העברת מטען זה למיקומים אחרים (P2, P3, P4 ו- P5), כוח חשמלי יפעל גם הוא על המטען. הסיבה לכך היא שנוצר שדה חשמלי סביב המטען Q.

שים לב שהשדה החשמלי שנוצר אינו תלוי בעומס הבדיקה. האינטראקציה בין המטענים נובעת מהשדה החשמלי סביב המטען החשמלי Q, הגורם להיווצר כוח סביבו.

וקטור שדה חשמלי

וקטור שדה חשמלי הוא כמות המשויכת לשדה החשמלי. כווקטור, לכמות זו יש גודל, כיוון ומשמעות.

חוזק שדה חשמלי

המודול של וקטור השדה החשמלי מייצג את עָצמָה. הכוח החשמלי המופעל על מטען הבדיקה קשור לשדה החשמלי באופן הבא:

איפה,

• AND מייצג את חוזק השדה החשמלי בניוטון על ידי קולומב (N / C)
• F האם כוח חשמלי נמדד בניוטון (N)
• | ש | תואם למודול של עומס הבדיקה בקולומב (C)

לדעת יותר על קיטוב.

כיוון וכיוון וקטור השדה החשמלי

השדה החשמלי שנוצר על ידי מטען חיובי מרוחק מהמטען. השדה שנוצר על ידי המטען השלילי, לעומת זאת, מצביע אל המטען.

משיכת עומס ודחייה

למרות שלכוח החשמלי ולשדה החשמלי יש כיוון זהה, הכיוון מותנה לסימן מטען הבדיקה.

כאשר לעומס המחולל Q ולעומס הבדיקה q יש אותו סימן, יש דחייה בין העומסים והשדה שנוצר הוא דחייה.

אם למטענים Q ו- q יש סימנים מנוגדים, יש משיכה בין המטענים והשדה שנוצר הוא קירוב.

קווי כוח שדה חשמליים

השדה החשמלי נוצר על ידי קווי כוח שמכוונים לפי כיוון וקטור השדה החשמלי.

כאשר המטען שמייצר את השדה החשמלי חיובי, קווי הכוח הם צנטריפוגותכלומר הם יוצאים מהמרכז כלפי חוץ. וכאשר העומס המייצר שלילי, קווי החשמל הם צנטריפטלכלומר מבחוץ כלפי פנים.

קווי כוח בעומסים שווים, אך עם סימנים מנוגדים

קווי הכוח בכל נקודה משיקים לווקטור השדה החשמלי. ככל שקווי השדה קרובים יותר לעומס המחולל, כך חוזק השדה החשמלי גדול יותר.

ראה גם את המשמעות של חַשְׁמַל, מַגנֶטִיוּת ו אֵנֶרְגִיָה.