DE elektrisk kraft är den kraft som uppstår när det finns två elektriska laddningar som samverkar med varandras elektriska fält. Vi beräknar dess intensitet med hjälp av Coulombs lag.
Dess riktning är enligt den imaginära linjen som förenar laddningarna, och dess riktning varierar beroende på tecknen på de elektriska laddningarna. Så när \(q\geq0\), riktningen mellan krafterna är attraktiv. Men när \(q<0\), riktningen mellan krafterna är frånstötande.
Coulombs lag, förutom att användas i beräkningen av kraft, kopplar samman denna elektrostatiska kraft med det kvadratiska avståndet mellan laddningarna och miljön där de är införda. Den elektriska kraftens arbete kan hittas av mängden energi som den elektrisk laddning behöver ta sig från en plats till en annan, oavsett vald väg.
Läs också: Hur fungerar rörelsen av elektriska laddningar?
Sammanfattning av elkraft
Elektrisk kraft handlar om samspelet mellan elektriska laddningar.
Riktningen för den elektriska kraften är densamma som den tänkta linjen som förbinder de elektriska laddningarna. attraktiv eller frånstötande beroende på laddningens tecken, och dess intensitet beräknas enligt lagen om Coulomb.
Coulombs lag associerar storleken på den elektriska kraften med avståndet mellan två elektriska laddningar.
Elektriska laddningar av liknande tecken attraherar varandra. Laddningar med motsatta tecken stöter bort varandra.
Arbete kan beräknas genom den "ansträngning" som en elektrisk laddning gör för att flytta från en punkt till en annan.
Sluta inte nu... Det kommer mer efter annonsen ;)
Vad är och vad är ursprunget till elektrisk kraft?
Den elektrostatiska kraften, vanligen kallad den elektriska kraften, är en del av de fyra universums grundläggande interaktioner, tillsammans med de starka kärnkrafterna, svaga kärnkrafter och gravitationskrafter. Det uppträder när det finns ett elektriskt fält med en elektrisk laddning inuti.
Orienteringen av den elektriska kraften är som följer:
Riktning: parallellt med den tänkta linjen som förbinder de elektriska laddningarna.
Känsla: attraktiv om laddningarna har samma tecken eller frånstötande om laddningarna har motsatta tecken.
Intensitet: beräknas enligt Coulombs lag.
Coulombs lag
Coulombs lag är den fysiska principen som är ansvarig för sambandet mellan den elektrostatiska kraften och avståndet mellan två elektriska laddningar nedsänkta i samma medium. Den utvecklades av Charles-Augustin de Coulomb (1736-1806) år 1785.
Det finns en proportionalitetsförhållande mellan kraft och laster, men kraften är omvänt proportionell mot kvadraten på avståndet, det vill säga om vi dubblar avståndet, minskar kraften \(\frac{1}{4}\) av dess ursprungliga värde.
\(\vec{F}\propto\left| Q_1\right|\ e\left| Q_2\right|\)
\(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\)
Det är värt att nämna den betydelse som tecknet för de elektriska laddningarna har för att bestämma riktningen för den kraft som verkar mellan dem, är attraktiva för laddningar med motsatta tecken och frånstötande när laddningarna har motsatta tecken. lika.
Coulombs lagformel representeras av:
\(\vec{F}=k\frac{\left| Q_1\right|\ \bullet\left| Q_2\right|}{d^2}\)
\(\vec{F}\) är växelverkan mellan elektriskt laddade partiklar, mätt i Newton [N].
\(\left| Q_1\right|\) och \(\left| Q_2\right|\) är partiklarnas laddningsmoduler, mätt i Coulomb \([Ç]\).
d är avståndet mellan laddningarna, mätt i meter [m].
k är mediets elektrostatiska konstant, mätt i \({\left (N\bullet m\right)^2/C}^2\).
Observation: Den elektrostatiska konstanten ändras beroende på miljön laddningarna befinner sig i.
→ Videolektion om Coulombs lag
elektrisk kraftarbete
Arbete är applicering av en kraft för en förskjutning, och det är irrelevant vilken väg som togs, så länge de börjar från samma punkt mot samma plats.
Mot bakgrund av detta har elektrisk kraftarbeteberor på kraften som appliceras på en elektrisk laddning för att korsa avståndet från punkt 1 till punkt 2, som visas på bilden.
Vi beräknar arbetet med formeln:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
W är arbete, mätt i joule \([J]\).
d är det förskjutna avståndet, mätt i meter \([m]\).
θ är vinkeln mellan \(\vec{F}e\ d,\), mätt i grader.
Läs också: Elektrostatik — Fysikområde avsett för studier av laddningar i vila
Elektrisk kraft och elektriskt fält
DE elektriskt fält förekommer i närheten av en elektrisk laddning eller en elektrifierad yta, vilket är en inneboende egenskap hos laddningar. DE Elektrisk kraft uppstår när det finns interaktion mellan elektriska fält av minst två elektriska laddningar, som visas på bilden.
När det gäller orienteringen av det elektriska fältet med avseende på den elektriska kraften:
Riktning: samma som den elektriska kraften, det vill säga parallellt med linjen som förenar de elektriska laddningarna.
Känsla: samma av kraften om \(q\geq0\), men motsatt kraften if \(q<0\).
Intensitet: beräknas med formeln för det elektriska fältet eller av formeln som relaterar elektrisk kraft och elektriskt fält, som beskrivs nedan:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
q är den elektriska laddningen, mätt i coulombs \([Ç]\).
\(\vec{E}\) är det elektriska fältet, mätt i \([N/C]\).
→ Videolektion om elektriskt fält
Övningar lösta på elektrisk kraft
fråga 1
(Mack-SP) En punkt elektrisk laddning med \(q=4.0\ \mu C\), som är placerad i en punkt P i vakuumet, utsätts för en elektrisk kraft av storlek \(1,2\ N\). Det elektriska fältet vid den punkten P har storleken:
De) \(3.0\bullet{10}^5\ N/C\)
B) \(2,4\bullet{10}^5\ N/C\)
ç) \(1,2\bullet{10}^5\ N/C\)
d) \(4.0\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
och) \(4,8\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
Upplösning:
Alternativ A
Som i uttalandet värdet av kraften anges och fältet efterfrågas, kan vi använda formuläret som relaterar båda:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
\(1,2=\left|4,0\ \mu\right|\bullet\vec{E}\)
Kommer ihåg det \(\mu={10}^{-6}\), vi har:
\(1,2=4,0\bullet{10}^{-6}\bullet\vec{E}\)
\(\frac{1,2}{4,0\bullet{10}^{-6}}=\vec{E}\)
\(0,3\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1}\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1+6}=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^5N/C=\vec{E}\)
fråga 2
Det finns en elektrisk laddning av \(2,4\bullet{10}^{-4}\ C\) i ett elektriskt fält av \(6\bullet{10}^4\N/C\) som rör sig 50 cm parallellt med fältaxeln. Vilket arbete gör belastningen?
De)\(W=-7.2\ J\)
B)\(W=14,4\bullet{10}^{-2}\ J\)
ç)\(W=7,2\bullet{10}^{-2}\ J\)
d)\(W=14,4\ J\)
och) \(W=7.2\ J\)
Upplösning:
Alternativ E
Använd formeln som relaterar arbete och elektrisk kraft:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
Eftersom den elektriska kraften inte var given kan vi göra beräkningen med hjälp av det elektriska fältet och laddningen. Kom ihåg att eftersom laddningen är positiv är dess kraft och fält i samma riktning, så vinkeln mellan kraften och det förskjutna avståndet är 0°:
\(W=\left|q\right|\bullet\vec{E}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
\(W=\left|2,4\bullet{10}^{-4}\right|\bullet\left (6\bullet{10}^4\right)\bullet0,5\bullet\cos0°\)
\(W=14.4\bullet{10}^{-4+4}\bullet0.5\bullet1\)
\(W=14.4\bullet0.5\)
\(W=7.2\ J\)
Av Pâmella Raphaella Melo
Fysikalärare
