DE elektrische kracht is de kracht die ontstaat wanneer er twee elektrische ladingen in wisselwerking staan met elkaars elektrische velden. We berekenen de intensiteit met behulp van de Wet van Coulomb.
De richting is volgens de denkbeeldige lijn die de ladingen verbindt, en de richting varieert volgens de tekens van de elektrische ladingen. Dus wanneer \(q\geq0\), de richting tussen de krachten is aantrekkelijk. Maar wanneer \(q<0\), de richting tussen de krachten is afstotend.
De wet van Coulomb wordt niet alleen gebruikt bij de berekening van kracht, maar verbindt deze elektrostatische kracht ook met de kwadratische afstand tussen de ladingen en de omgeving waarin ze worden ingebracht. Het werk van de elektrische kracht kan worden gevonden door de hoeveelheid energie die de elektrische lading nodig om van de ene plaats naar de andere te komen, ongeacht de gekozen route.
Lees ook: Hoe werkt de beweging van elektrische ladingen?
Overzicht elektrisch vermogen
Elektrische kracht houdt zich bezig met de interactie tussen elektrische ladingen.
De richting van de elektrische kracht is dezelfde als de denkbeeldige lijn die de elektrische ladingen verbindt. aantrekkelijk of weerzinwekkend, afhankelijk van de tekens van de lading, en de intensiteit ervan wordt berekend door de wet van Coulomb.
De wet van Coulomb associeert de grootte van de elektrische kracht met de afstand tussen twee elektrische ladingen.
Elektrische ladingen van gelijke tekens trekken elkaar aan. Ladingen met tegengestelde tekens stoten elkaar af.
Arbeid kan worden berekend door de "inspanning" die een elektrische lading levert om van het ene punt naar het andere te gaan.
Wat is en wat is de oorsprong van elektrische kracht?
De elektrostatische kracht, gewoonlijk de elektrische kracht genoemd, maakt deel uit van de vier fundamentele interacties van het universum, samen met de sterke nucleaire, zwakke nucleaire en zwaartekracht. Het verschijnt wanneer er een elektrisch veld is met een elektrische lading erin.
De oriëntatie van de elektrische kracht is als volgt:
Richting: evenwijdig aan de denkbeeldige lijn die de elektrische ladingen verbindt.
Gevoel: aantrekkelijk als de ladingen hetzelfde teken hebben of weerzinwekkend als de ladingen tegengestelde tekens hebben.
Intensiteit: berekend door de wet van Coulomb.
Wet van Coulomb
De wet van Coulomb is het natuurkundige principe dat verantwoordelijk is voor de associatie tussen de elektrostatische kracht en de afstand tussen twee elektrische ladingen die in hetzelfde medium zijn ondergedompeld. Het is ontwikkeld door Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806) in 1785.
Er is een evenredigheidsrelatie tussen kracht en belastingen, maar de kracht is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand, dat wil zeggen, als we de afstand verdubbelen, neemt de kracht af \(\frac{1}{4}\) van zijn oorspronkelijke waarde.
\(\vec{F}\propto\left| Q_1\right|\ e\left| Q_2\right|\)
\(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\)
Het is de moeite waard om het belang te vermelden dat het teken van de elektrische ladingen heeft bij het bepalen van de richting van de werkende kracht tussen hen, aantrekkelijk voor ladingen met tegengestelde tekens en weerzinwekkend wanneer de ladingen tegengestelde tekens hebben. gelijk aan.
De formule van de wet van Coulomb wordt weergegeven door:
\(\vec{F}=k\frac{\left| Q_1\right|\ \bullet\left| Q_2\right|}{d^2}\)
\(\vec{F}\) is de kracht van interactie tussen elektrisch geladen deeltjes, gemeten in Newton [N].
\(\links| Q_1\rechts|\) en \(\links| Q_2\rechts|\) zijn de ladingsmodules van de deeltjes, gemeten in Coulomb \([C]\).
d is de afstand tussen de ladingen, gemeten in meters [m].
k is de elektrostatische constante van het medium, gemeten in \({\links (N\bullet m\right)^2/C}^2\).
observatie: De elektrostatische constante verandert afhankelijk van de omgeving waarin de ladingen zich bevinden.
→ Videoles over de wet van Coulomb
elektrische kracht werk
Arbeid is het uitoefenen van een kracht voor een verplaatsing, en het maakt niet uit welk pad werd genomen, zolang ze maar vanaf hetzelfde punt naar dezelfde plaats beginnen.
Met het oog hierop heeft de elektrische kracht werkhangt af van de kracht die op een elektrische lading wordt uitgeoefend om de afstand van punt 1 naar punt 2 te overbruggen, zoals weergegeven in de afbeelding.
We berekenen de arbeid met de formule:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
W is werk, gemeten in joules \([J]\).
d is de verplaatste afstand, gemeten in meters \([m]\).
θ is de hoek tussen \(\vec{F}e\ d,\), gemeten in graden.
Lees ook: Elektrostatica - gebied van de fysica bedoeld voor de studie van ladingen in rust
Elektrische kracht en elektrisch veld
DE elektrisch veld optreedt in de buurt van een elektrische lading of een geëlektrificeerd oppervlak, een intrinsieke eigenschap van ladingen. DE Elektrische kracht ontstaat wanneer er interactie is tussen elektrische velden van ten minste twee elektrische ladingen, zoals weergegeven in de afbeelding.
Met betrekking tot de oriëntatie van het elektrische veld ten opzichte van de elektrische kracht:
Richting: hetzelfde als de elektrische kracht, dat wil zeggen evenwijdig aan de lijn die de elektrische ladingen verbindt.
Gevoel: hetzelfde van de kracht als \(q\geq0\), maar tegengesteld aan de kracht als \(q<0\).
Intensiteit: berekend door de elektrische veldformule of door de formule die elektrische kracht en elektrisch veld relateert, hieronder beschreven:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
q is de elektrische lading, gemeten in coulombs \([C]\).
\(\vec{E}\) is het elektrische veld, gemeten in \([N/C]\).
→ Videoles over elektrisch veld
Oefeningen opgelost op elektrische kracht
vraag 1
(Mack-SP) Een punt elektrische lading met \(q=4.0\ \mu C\), die op een punt P in het vacuüm is geplaatst, wordt onderworpen aan een elektrische kracht van grootte \(1.2\ N\). Het elektrische veld op dat punt P heeft een grootte:
De) \(3.0\bullet{10}^5\ N/C\)
B) \(2.4\bullet{10}^5\ N/C\)
c) \(1,2\bullet{10}^5\ N/C\)
d) \(4.0\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
en) \(4.8\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
Oplossing:
alternatief A
Omdat in de verklaring de waarde van de kracht wordt opgegeven en het veld wordt opgevraagd, kunnen we het formulier gebruiken dat betrekking heeft op beide:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
\(1,2=\left|4,0\ \mu\right|\bullet\vec{E}\)
Onthoud dat \(\mu={10}^{-6}\), we hebben:
\(1,2=4,0\bullet{10}^{-6}\bullet\vec{E}\)
\(\frac{1,2}{4,0\bullet{10}^{-6}}=\vec{E}\)
\(0.3\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1}\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1+6}=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^5N/C=\vec{E}\)
vraag 2
Er is een elektrische lading van \(2.4\bullet{10}^{-4}\ C\) in een elektrisch veld van \(6\bullet{10}^4\N/C\) die 50 cm evenwijdig aan de veldas beweegt. Wat voor werk doet de lading?
De)\(W=-7.2\ J\)
B)\(W=14.4\bullet{10}^{-2}\ J\)
c)\(W=7.2\bullet{10}^{-2}\ J\)
d)\(W=14.4\ J\)
en) \(W=7.2\ J\)
Oplossing:
alternatief E
Met behulp van de formule die arbeid en elektrische kracht relateert:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
Omdat de elektrische kracht niet is gegeven, kunnen we de berekening uitvoeren met behulp van het elektrische veld en de lading. Onthoud dat aangezien de lading positief is, de kracht en het veld in dezelfde richting zijn, dus de hoek tussen de kracht en de verplaatste afstand is 0°:
\(W=\left|q\right|\bullet\vec{E}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
\(W=\left|2,4\bullet{10}^{-4}\right|\bullet\left (6\bullet{10}^4\right)\bullet0,5\bullet\cos0°\)
\(W=14.4\bullet{10}^{-4+4}\bullet0.5\bullet1\)
\(W=14.4\bullet0.5\)
\(W=7.2\ J\)
Door Pâmella Raphaella Melo
Natuurkunde leraar
