TEN siła elektryczna jest siłą, która powstaje, gdy dwa ładunki elektryczne oddziałują ze sobą nawzajem. Jego intensywność obliczamy za pomocą wzoru prawo Coulomba.
Jego kierunek jest zgodny z wyobrażoną linią łączącą ładunki, a jego kierunek zmienia się zgodnie ze znakami ładunków elektrycznych. Więc kiedy \(q\geq0\), kierunek między siłami jest atrakcyjny. Ale kiedy \(q<0\), kierunek między siłami jest odpychający.
Prawo Coulomba, oprócz tego, że jest używane do obliczania siły, łączy tę siłę elektrostatyczną z kwadratem odległości między ładunkami a środowiskiem, w którym są one włożone. Pracę siły elektrycznej można znaleźć na podstawie ilości energii, jaką ładunek elektryczny trzeba dostać się z jednego miejsca do drugiego, niezależnie od wybranej trasy.
Przeczytaj też: Jak działa ruch ładunków elektrycznych?
Podsumowanie energii elektrycznej
Siła elektryczna zajmuje się interakcją między ładunkami elektrycznymi.
Kierunek siły elektrycznej jest taki sam jak wyimaginowana linia łącząca ładunki elektryczne. atrakcyjne lub odpychające w zależności od znaków szarży, a jej intensywność oblicza się zgodnie z prawem Kulomb.
Prawo Coulomba wiąże wielkość siły elektrycznej z odległością między dwoma ładunkami elektrycznymi.
Ładunki elektryczne podobnych znaków przyciągają się nawzajem. Ładunki o przeciwnych znakach odpychają się nawzajem.
Pracę można obliczyć na podstawie „wysiłku”, jaki wnosi ładunek elektryczny, aby przemieścić się z jednego punktu do drugiego.
Teraz nie przestawaj... Więcej po reklamie ;)
Czym jest i skąd pochodzi siła elektryczna?
Siła elektrostatyczna, potocznie zwana siłą elektryczną, jest częścią czterech fundamentalne interakcje we wszechświecie, wraz z silnymi siłami jądrowymi, słabymi jądrowymi i grawitacyjnymi. Pojawia się, gdy pojawia się pole elektryczne, w którym znajduje się ładunek elektryczny.
Orientacja siły elektrycznej jest następująca:
Kierunek: równolegle do wyimaginowanej linii łączącej ładunki elektryczne.
Sens: atrakcyjny, jeśli zarzuty mają ten sam znak, lub odpychający, jeśli zarzuty mają przeciwne znaki.
Intensywność: obliczone przez prawo Coulomba.
Prawo Coulomba
Prawo Coulomba jest zasadą fizyczną odpowiedzialną za związek między siłą elektrostatyczną a odległością między dwoma ładunkami elektrycznymi zanurzonymi w tym samym ośrodku. Został opracowany przez Charles-Augustin de Coulomb (1736‒1806) w 1785 r.
Tam jest zależność proporcjonalności między siłą a obciążeniami, ale siła jest odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości, czyli jeśli podwoimy odległość, siła maleje \(\frac{1}{4}\) jego pierwotnej wartości.
\(\vec{F}\propto\left| Q_1\right|\ e\left| Q_2\right|\)
\(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\)
Warto wspomnieć o znaczeniu, jakie znak ładunków elektrycznych ma w określaniu kierunku działania siły między nimi, będąc atrakcyjnym dla podopiecznych o przeciwnych znakach i odpychającym, gdy podopieczni mają przeciwne znaki. równa się.
Formuła prawa Coulomba jest reprezentowana przez:
\(\vec{F}=k\frac{\left| Q_1\right|\ \bullet\left| Q_2\right|}{d^2}\)
\(\vec{F}\) jest siłą oddziaływania między elektrycznie naładowanymi cząstkami, mierzoną w Newtonach [N].
\(\lewo| Q_1\prawo|\) oraz \(\lewo| Q_2\prawo|\) są modułami ładunku cząstek mierzonymi w kulombach \([C]\).
d to odległość między ładunkami, mierzona w metrach [m].
k jest stałą elektrostatyczną ośrodka, mierzoną w \({\left (N\bullet m\right)^2/C}^2\).
Obserwacja: Stała elektrostatyczna zmienia się w zależności od środowiska, w którym znajdują się ładunki.
→ Lekcja wideo na temat prawa Coulomba
praca sił elektrycznych
Praca jest przyłożeniem siły do przemieszczenia i nie ma znaczenia, którą drogą obrano, o ile zaczynają się z tego samego punktu w to samo miejsce.
W związku z tym praca sił elektrycznychzależy od siły przyłożonej do ładunku elektrycznego aby przekroczyć odległość od punktu 1 do punktu 2, jak pokazano na obrazku.
Pracę obliczamy według wzoru:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
W to praca mierzona w dżulach \([J]\).
d to odległość przemieszczona, mierzona w metrach \([m]\).
θ jest kątem między \(\vec{F}e\ d,\), mierzony w stopniach.
Przeczytaj też: Elektrostatyka — dziedzina fizyki przeznaczona do badania ładunków w spoczynku
Siła elektryczna i pole elektryczne
TEN pole elektryczne występuje w pobliżu ładunku elektrycznego lub naelektryzowanej powierzchni, będąc nieodłączną właściwością ładunków. TEN Siła elektryczna powstaje, gdy zachodzi interakcja między polami elektrycznymi co najmniej dwóch ładunków elektrycznych, jak pokazano na rysunku.
Odnośnie orientacji pola elektrycznego względem siły elektrycznej:
Kierunek: taka sama jak siła elektryczna, to znaczy równoległa do linii łączącej ładunki elektryczne.
Sens: taka sama siła, jeśli \(q\geq0\), ale przeciwnie do siły, jeśli \(q<0\).
Intensywność: obliczone za pomocą wzoru na pole elektryczne lub za pomocą wzoru na siłę elektryczną i pole elektryczne, opisanego poniżej:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
q to ładunek elektryczny, mierzony w kulombach \([C]\).
\(\vec{E}\) to pole elektryczne, mierzone w \([N/C]\).
→ Lekcja wideo na temat pola elektrycznego
Ćwiczenia rozwiązywane na sile elektrycznej
Pytanie 1
(Mack-SP) Punktowy ładunek elektryczny z \(q=4.0\ \mu C\), który jest umieszczony w punkcie P w próżni, jest poddawany działaniu siły elektrycznej o wielkości \(1,2\ N\). Pole elektryczne w tym punkcie P ma wielkość:
Ten) \(3.0\pocisk{10}^5\ N/C\)
B) \(2.4\pocisk{10}^5\ N/C\)
c) \(1,2\pocisk{10}^5\ N/C\)
d) \(4.0\pocisk{10}^{-6}\ N/C\)
oraz) \(4.8\pocisk{10}^{-6}\ N/C\)
Rezolucja:
Alternatywa A
Ponieważ w oświadczeniu podana jest wartość siły, a pole jest wymagane, możemy skorzystać z formularza, który dotyczy zarówno:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
\(1,2=\left|4,0\ \mu\right|\bullet\vec{E}\)
Pamiętając, że \(\mu={10}^{-6}\), mamy:
\(1,2=4,0\pocisk{10}^{-6}\pocisk\vec{E}\)
\(\frac{1,2}{4,0\pocisk{10}^{-6}}=\vec{E}\)
\(0.3\pocisk{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1}\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1+6}=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^5N/C=\vec{E}\)
pytanie 2
Istnieje ładunek elektryczny o wartości \(2.4\pocisk{10}^{-4}\ C\) w polu elektrycznym o \(6\pocisk{10}^4\N/C\) który porusza się 50 cm równolegle do osi pola. Jaką pracę wykonuje ładunek?
Ten)\(W=-7,2\ J\)
B)\(W=14.4\pocisk{10}^{-2}\ J\)
c)\(W=7.2\pocisk{10}^{-2}\ J\)
d)\(W=14,4\ J\)
oraz) \(W=7.2\ J\)
Rezolucja:
Alternatywne E
Korzystając ze wzoru na pracę i siłę elektryczną:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
Ponieważ siła elektryczna nie została podana, możemy wykonać obliczenia za pomocą pola elektrycznego i ładunku. Pamiętając, że skoro ładunek jest dodatni, jego siła i pole są w tym samym kierunku, więc kąt między siłą a przemieszczoną odległością wynosi 0°:
\(W=\left|q\right|\bullet\vec{E}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
\(W=\left|2,4\bullet{10}^{-4}\right|\bullet\left (6\bullet{10}^4\right)\bullet0,5\bullet\cos0°\)
\(W=14.4\bullet{10}^{-4+4}\bullet0.5\bullet1\)
\(W=14,4\pocisk0,5\)
\(W=7.2\ J\)
By Pâmella Raphaella Melo
Nauczyciel fizyki
