electrostatică este aria fizicii care cuprinde studiul sarcinilor electrice în repaus. Tu fenomeneelectrostatic studiate de acest domeniu al cunoașterii apar ca urmare a putereînatracţie și repulsie că sarcinile electrice se exercită una asupra celeilalte. În acest text, vom vorbi despre unele dintre principalele proprietăți ale electrostaticelor, cum ar fi încărcarea electric, electrificare, forță electrică, potențial electric, câmp electric și energie potențială electric.
incarcare electrica
THE incarcare electrica este proprietateintrinsec (propriu-zis) al particulelor fundamentale ale materiei, cum ar fi protoni și electroni, precum și Paste. Corpurile neutre din punct de vedere electric au aceeași cantitate de sarcini electrice pozitiv și negativ. Unitatea de încărcare electrică din Sistemul internațional de unități este Coulomb (Ç).
În plus, sarcina electrică este o cantitate fizică cuantificat, adică are o valoareMinim, astfel încât Nueste posibil găsiți corpuri electrificate cu un modul de încărcare electrică
mai mică decât această valoare, numit sarcină fundamentală, notată de obicei prin literă și.Protonii și electronii au exact această valoare de încărcare electrică, aproximativ 1,6.10-19 Ç. Prin urmare, atunci când un corp este încărcat electric, sarcina acestuia este a multipluîntreg dă încărcafundamental, întrucât electrificarea are loc din plus sau îndepărtarea în electroni, din moment ce protoni sunt legate în cadrul miezuriatomic.
Subtitlu:
Î - Modul de încărcare electrică (C - Coulombs)
Nu - Numărul de electroni lipsă sau în exces
și - Sarcina fundamentală (1.6.10-19 Ç)
Uitede asemenea:Cinci fapte amuzante despre raze care îți vor face părul să se ridice
Harta Mentală: Electrostatice
* Pentru a descărca harta mentală în format PDF, Click aici!
Electrificare
Electrificare este fiecare proces capabil să genereze un diferență introduceți numărul de încărcăturipozitiv și negativ a unui corp. Când un corp are același număr de sarcini pozitive și negative, spunem că este neutru; dacă aceste numere sunt diferite, spunem că este electrificat.
În principiu, există trei procese de electrificare: a electrificarea prin contact, pefrecare și prin inducție:
THE electrificarepea lua legatura implică două corpuri dirijori, și cel puțin unul dintre ei trebuie să fie electricîncărcat. Când cele două corpuri intră în contact, sarcinile lor electrice se împart până când cele două sunt sub același potențial electric. La sfârșitul procesului, corpurile prezente același semn de sarcini.
THE electrificarea prin frecare implică furnizarea de energie către două corpuri prin intermediul frecare între ele. In timpul frecare (frecare), unii electroni sunt smulși de pe unul dintre corpuri și apoi capturați de celălalt corp. Prin urmare, este necesar să se verifice afinitatea acestor două corpuri în acest tip de electrificare consultând serie triboelectrică.
THE electrificarepeinducţie apare prin apropiererelativ între un corp încărcat electric, numit a inductor, și un corp conducător, numit induse. Prezența inductorului generează o separarea sarcinilor în corpul indus, chemarea polarizare. Din această separare, armătura este împământată la pământ, provocând sarcinile sale să curgă printr-un fir de împământare.
Toate procesele de electrificare au loc în conformitate cu Principiiînconservaredăîncărcaelectric și a energie, adică, înainte și după electrificare, numărul de sarcini și cantitatea de energie dintre sarcini trebuie să fie la fel.
Uitede asemenea: De ce păsările nu sunt de obicei șocate de firele electrice?
Nu te opri acum... Există mai multe după publicitate;)
forța electrică
Două corpuri încărcate electric pot exercita atracție sau respingere unul față de celălalt în funcție de semnalul de încărcare. Corpuri cu sarcini electrice de semne egale se resping reciproc și corpurile ale căror sarcini electrice au semne opuseatrageți-vă reciproc.
Legea care ne permite să calculăm modulul forței electrice exercitate între două sarcini este Legea lui Coulomb, prezentată prin următoarea expresie:
Subtitlu:
F - Forța electrică (N - Newtoni)
k0 - Constanta de vid electrostatic (k0 = 9,0.109 N.m² / C²)
ce1,ce2 - Încărcări electrice 1 și 2 (C - Coulombs)
d - Distanța dintre sarcinile 1 și 2 (m)
Câmp electric
O câmp electric este o magnitudine fizică vector atribuite sarcinilor electrice. Fiecare încărcare electrică influențează spațiul din jurul ei din cauza câmpului său electric. Prin urmare, putem înțelege câmpul electric ca fiind influența pe care o exercită sarcinile electrice asupra mediului înconjurător. Unitatea de câmp electric din Sistemul Internațional de Unități este NewtonpeCoulomb (N / C) sau Volt per metru (V / m), deoarece ambele sunt unități echivalente.
Vezi un exemplu:
O poziție dată în spațiu are un câmp electric de 12,0 N / C generată de o încărcare electrică. Când o încărcare electrică de 1.0C este plasat în această poziție, va fi acționat de o forță electrică de modul egală cu 12,0 N. Dacă această acuzație ar fi fost 2.0C, ar suferi o forță electrică de 24,0 N.
Câmpul electric generat de o încărcare electrică Î1 poate fi calculat folosind următoarea expresie:
În expresia de mai sus, variabila d este distanța de la punctul în care doriți să măsurați puterea câmpului electric până la poziția sarcinii electrice.
Potential electric
O potential electric este o magnitudine fizică a urca pe deplin reprezentat de modulul și măsura în Volți (V) în Sistem Euinternaţionalîn Ulegături. Această magnitudine măsoară cantitateaînenergie asigurat de un câmp electric pentru fiecare Coulomb de marfă.
Când o particulă se află într-o regiune a spațiului supusă unui potențial electric de 100,0V, va avea stocat 100,0 J cu el (jouli) de energie pentru fiecare 1,0 C de încărcare electrică pe care o prezintă. Dacă încărcătura dvs. este din 2.0C, va avea o energie de 200,0 J, Prin urmare.
O potenţialelectric generată de o încărcare electrică a modulului Î1 poate fi calculat folosind următoarea expresie:
energie potențială electrică
Cand Douăsau mai mult încărcăturile electrice sunt fixate la distanță d între ele stochează o formă de energie numită energie potențială electrică. Dacă una dintre aceste sarcini este eliberată, această energie va fi transformată în energiecinetica, de exemplu. Această energie este măsurată în jouli în Sistemul Internațional de Unități.
Putem calcula energia potențială electrică între sarcini folosind următoarea expresie:
Formule electrostatice
Consultați aici principalele formule utilizate în studiul electrostaticii.
→ Formula de încărcare electrică
Această formulă este utilizată pentru a calcula cantitatea de sarcină electrică în exces sau lipsă într-un corp. De asemenea, poate fi folosit pentru a calcula numărul de electroni lipsă sau în exces.
→ Formula câmpului electric
Este folosit pentru a determina puterea unui câmp electric produs de o sarcină electrică punctuală ce1de la distanță d din această sarcină:
→ Formula potențialului electric
Potențialul electric al unei distribuții punctuale a sarcinilor poate fi calculat folosind următoarea formulă:
→ Formula forței electrice (legea lui Coulomb)
Formula care poate fi utilizată pentru a calcula forța unei sarcini electrice ce1 exercită asupra unei încărcări electrice ce2, separată de o distanță d, este determinată de legea lui Coulomb:
→ Formula energiei potențiale electrice
Putem calcula modulul energiei potențiale electrice între două sarcini ce1 și ce2, separate de o distanță d, prin următoarea formulă:
rezumat
Electrostatica este aria fizicii care studiază fenomenele produse de sarcinile electrice în repaus;
Fiecare sarcină electrică influențează spațiul din jurul ei printr-o cantitate fizică vectorială numită câmp electric;
Câmpul electric este o măsură a forței electrice exercitate asupra fiecărei unități de încărcare;
Liniile perpendiculare pe liniile câmpului electric definesc magnitudinea potențialului electric produs de sarcinile electrice;
Energia potențială electrică dintre două sarcini este o cantitate scalară dată în Jouli și măsoară cantitatea de energie asociată cu repulsia și atracția reciprocă între sarcinile electrice;
Modulul forței electrice dintre două sarcini electrice poate fi determinat din legea lui Coulomb.
Exercițiu de electrostatică rezolvat
O încărcare electrică de 2,0 µC fix și de dimensiuni neglijabile generează, la o distanță de 0,5 m, un câmp electric și respectiv un potențial electric egal cu:
Date: k0 = 9.109 N.m² / C².
a) 72.10-3 N / C și 3.6.103 V
b) 12.104 N / C și 36.105 V
c) 72.103 N / C și 54.103 V
d) 72,102 N / C și 3.6.104 V
e) 7.2.103 N / C și 3.6.10-3 V
Șablon: Litera B
Rezoluţie:
Campelectric și potenţialelectric sunt proprietăți inerente unei singure sarcini electrice din spațiu. Pentru a calcula campelectric din această sarcină, folosim următoarea ecuație:
Luând datele furnizate de declarația de exercițiu, trebuie să:
Pentru a calcula potenţialelectric produs de această sarcină la aceeași distanță (0,5 m), folosim următoarea ecuație:
Luând datele informate în declarație, avem următoarea rezoluție:
De Rafael Hellerbrock
Master în fizică
