เธ แรงไฟฟ้า คือ แรงที่เกิดขึ้นเมื่อประจุไฟฟ้าสองประจุทำปฏิกิริยากับสนามไฟฟ้าของกันและกัน เราคำนวณความเข้มของมันโดยใช้ กฎของคูลอมบ์.
ทิศทางเป็นไปตามเส้นจินตภาพที่เชื่อมประจุ และทิศทางจะแปรผันตามสัญญาณของประจุไฟฟ้า ดังนั้นเมื่อ \(q\geq0\), ทิศทางระหว่างกองกำลังเป็นที่น่าสนใจ. แต่เมื่อ \(q<0\), ทิศทางระหว่างกองกำลังเป็นสิ่งที่น่ารังเกียจ.
กฎของคูลอมบ์ นอกจากจะใช้ในการคำนวณแรงแล้ว ยังเชื่อมต่อแรงไฟฟ้าสถิตนี้กับระยะห่างกำลังสองระหว่างประจุกับสิ่งแวดล้อมที่ประจุเหล่านี้ถูกแทรกเข้าไป การทำงานของแรงไฟฟ้าสามารถหาได้จากปริมาณพลังงานที่ ค่าไฟฟ้า ต้องเดินทางจากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งโดยไม่คำนึงถึงเส้นทางที่เลือก
อ่านด้วย: การเคลื่อนที่ของประจุไฟฟ้าทำงานอย่างไร?
สรุปกำลังไฟฟ้า
แรงไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์ระหว่างประจุไฟฟ้า
ทิศทางของแรงไฟฟ้าจะเหมือนกับเส้นจินตภาพที่ต่อประจุไฟฟ้า น่าสนใจหรือน่ารังเกียจขึ้นอยู่กับสัญญาณของประจุและความเข้มของมันคำนวณโดยกฎของ คูลอมบ์
กฎของคูลอมบ์เชื่อมโยงขนาดของแรงไฟฟ้ากับระยะห่างระหว่างประจุไฟฟ้าสองประจุ
ประจุไฟฟ้าของเครื่องหมายคล้ายจะดึงดูดกัน ค่าใช้จ่ายที่มีเครื่องหมายตรงข้ามกัน
งานสามารถคำนวณได้โดย "ความพยายาม" ที่ประจุไฟฟ้าทำให้เคลื่อนที่จากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง
อะไรคือต้นกำเนิดของแรงไฟฟ้า?
แรงไฟฟ้าสถิตที่เรียกกันทั่วไปว่าแรงไฟฟ้า เป็นส่วนหนึ่งของสี่ ปฏิสัมพันธ์พื้นฐานของจักรวาลร่วมกับนิวเคลียร์แบบแรง นิวเคลียร์แบบอ่อน และแรงโน้มถ่วง จะปรากฏขึ้นทุกครั้งที่มีสนามไฟฟ้าที่มีประจุไฟฟ้าอยู่ภายใน
ทิศทางของแรงไฟฟ้ามีดังนี้:
ทิศทาง: ขนานกับเส้นจินตภาพต่อประจุไฟฟ้า
ความรู้สึก: น่าสนใจหากค่าใช้จ่ายมีเครื่องหมายเหมือนกันหรือน่ารังเกียจหากค่าใช้จ่ายมีสัญญาณตรงกันข้าม
ความเข้ม: คำนวณโดยกฎของคูลอมบ์
กฎของคูลอมบ์
กฎของคูลอมบ์เป็นหลักการทางกายภาพที่รับผิดชอบต่อความสัมพันธ์ระหว่างแรงไฟฟ้าสถิตกับระยะห่างระหว่างประจุไฟฟ้าสองประจุที่แช่อยู่ในตัวกลางเดียวกัน มันถูกพัฒนาโดย ชาร์ล-ออกุสติน เดอ คูลอมบ์ (ค.ศ. 1736‒1806) ในปี ค.ศ. 1785
มีอา ความสัมพันธ์ตามสัดส่วนระหว่างแรงกับโหลดแต่แรงนั้นแปรผกผันกับกำลังสองของระยะทาง นั่นคือ ถ้าเราเพิ่มระยะทางเป็นสองเท่า แรงจะลดลง \(\frac{1}{4}\) ของมูลค่าเดิม
\(\vec{F}\propto\left| Q_1\right|\ e\left| Q_2\right|\)
\(\vec{F}\propto\frac{1}{d^2}\)
เป็นมูลค่าการกล่าวขวัญถึงความสำคัญที่สัญญาณของประจุไฟฟ้ามีต่อการกำหนดทิศทางของแรงที่กระทำ ระหว่างกัน มีลักษณะน่าดึงดูดสำหรับข้อกล่าวหาที่มีเครื่องหมายตรงกันข้าม และน่ารังเกียจเมื่อข้อกล่าวหามีสัญญาณตรงกันข้าม เท่ากับ
สูตรกฎของคูลอมบ์แสดงโดย:
\(\vec{F}=k\frac{\left| Q_1\right|\ \bullet\left| Q_2\right|}{d^2}\)
\(\vec{F}\) คือ แรงกระทำระหว่างอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า วัดเป็นนิวตัน [N]
\(\left| Q_1\right|\) และ \(\left| Q_2\right|\) เป็นโมดูลประจุของอนุภาคซึ่งวัดเป็นคูลอมบ์ \([ค]\).
d คือระยะห่างระหว่างประจุซึ่งมีหน่วยเป็นเมตร [m]
k คือค่าคงที่ไฟฟ้าสถิตของตัวกลาง วัดเป็น \({\left (N\bullet m\right)^2/C}^2\).
การสังเกต: ค่าคงที่ไฟฟ้าสถิตจะเปลี่ยนแปลงไปตามสภาพแวดล้อมที่มีประจุอยู่
→ บทเรียนวิดีโอเกี่ยวกับกฎของคูลอมบ์
งานไฟฟ้า
งานคือการใช้แรงสำหรับการกระจัด และไม่เกี่ยวข้องว่าเส้นทางใดถูกนำไปใช้ ตราบใดที่พวกเขาเริ่มจากจุดเดียวกันไปยังที่เดียวกัน
ในเรื่องนี้ งานไฟฟ้าขึ้นอยู่กับแรงที่กระทำต่อประจุไฟฟ้า เพื่อข้ามระยะทางจากจุดที่ 1 ไปยังจุดที่ 2 ดังแสดงในภาพ
เราคำนวณงานโดยใช้สูตร:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
W คืองานวัดเป็นจูล \([J]\).
d คือ ระยะการเคลื่อนตัว วัดเป็นเมตร \([ม]\).
θ คือมุมระหว่าง \(\vec{F}e\ d,\), วัดเป็นองศา
อ่านด้วย: ไฟฟ้าสถิต — พื้นที่ของฟิสิกส์ที่มีไว้สำหรับการศึกษาประจุที่เหลือ
แรงไฟฟ้าและสนามไฟฟ้า
เธ สนามไฟฟ้า เกิดขึ้นในบริเวณใกล้เคียงกับประจุไฟฟ้าหรือพื้นผิวที่ถูกประจุไฟฟ้า ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่แท้จริงของประจุ เธ แรงไฟฟ้าเกิดขึ้นเมื่อมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสนามไฟฟ้า ประจุไฟฟ้าอย่างน้อย 2 ประจุ ดังรูป
เกี่ยวกับการวางแนวของสนามไฟฟ้าเทียบกับแรงไฟฟ้า:
ทิศทาง: เช่นเดียวกับแรงไฟฟ้า นั่นคือ ขนานกับเส้นเชื่อมประจุไฟฟ้า
ความรู้สึก: แรงเท่ากันถ้า \(q\geq0\)แต่ตรงกันข้ามกับแรง if \(q<0\).
ความเข้ม: คำนวณโดยสูตรสนามไฟฟ้าหรือตามสูตรที่เกี่ยวข้องกับแรงไฟฟ้าและสนามไฟฟ้า ดังรายละเอียดด้านล่าง
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
q คือประจุไฟฟ้าที่วัดเป็นคูลอมบ์ \([ค]\).
\(\vec{E}\) คือสนามไฟฟ้า วัดเป็น \([ไม่มี]\).
→ วีดีโอบทเรียนเรื่องสนามไฟฟ้า
แบบฝึกหัดแก้ด้วยแรงไฟฟ้า
คำถามที่ 1
(Mack-SP) จุดประจุไฟฟ้าด้วย \(q=4.0\ \mu C\)ซึ่งวางอยู่ที่จุด P ในสุญญากาศ อยู่ภายใต้แรงไฟฟ้าขนาด \(1.2\ ไม่\). สนามไฟฟ้า ณ จุดนั้น P มีขนาด:
ก) \(3.0\bullet{10}^5\ N/C\)
ข) \(2.4\bullet{10}^5\ N/C\)
ค) \(1,2\bullet{10}^5\ N/C\)
ง) \(4.0\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
และ) \(4.8\bullet{10}^{-6}\ N/C\)
ปณิธาน:
ทางเลือก A
ในคำสั่งระบุค่าของแรงและฟิลด์ถูกร้องขอ เราสามารถใช้แบบฟอร์มที่เกี่ยวข้องกับทั้งสองอย่าง:
\(\vec{F}=\left|q\right|\bullet\vec{E}\)
\(1,2=\left|4,0\ \mu\right|\bullet\vec{E}\)
จำได้ว่า \(\mu={10}^{-6}\), เรามี:
\(1,2=4,0\bullet{10}^{-6}\bullet\vec{E}\)
\(\frac{1,2}{4,0\bullet{10}^{-6}}=\vec{E}\)
\(0.3\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1}\bullet{10}^6=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^{-1+6}=\vec{E}\)
\(3\bullet{10}^5N/C=\vec{E}\)
คำถาม2
มีประจุไฟฟ้าของ \(2.4\bullet{10}^{-4}\ C\) ในสนามไฟฟ้าของ \(6\bullet{10}^4\N/C\) ซึ่งเคลื่อนที่ขนานกับแกนสนาม 50 ซม. ภาระทำงานอะไร?
ก)\(W=-7.2\ เจ\)
ข)\(W=14.4\bullet{10}^{-2}\ J\)
ค)\(W=7.2\bullet{10}^{-2}\ J\)
ง)\(W=14.4\ เจ\)
และ) \(W=7.2\ เจ\)
ปณิธาน:
ทางเลือก E
โดยใช้สูตรที่เกี่ยวข้องกับงานและแรงไฟฟ้า:
\(W=\vec{F}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
เนื่องจากไม่ได้ให้แรงไฟฟ้า เราจึงสามารถคำนวณโดยใช้สนามไฟฟ้าและประจุได้ โปรดจำไว้ว่าเนื่องจากประจุเป็นบวก แรงและสนามจึงอยู่ในทิศทางเดียวกัน ดังนั้นมุมระหว่างแรงกับระยะกระจัดกระจายคือ 0°:
\(W=\left|q\right|\bullet\vec{E}\bullet d\bullet\cos{\theta}\)
\(W=\left|2,4\bullet{10}^{-4}\right|\bullet\left (6\bullet{10}^4\right)\bullet0,5\bullet\cos0°\)
\(W=14.4\bullet{10}^{-4+4}\bullet0.5\bullet1\)
\(W=14.4\bullet0.5\)
\(W=7.2\ เจ\)
โดย Pâmella Raphaella Melo
ครูฟิสิกส์
