Elektrostatiese krag en veld: wat, hoe, verskeie feite, voorbeelde


Die elektrostatiese krag word ontwikkel onder die fisiese veld wat die elektriese veld genoem word, wat die aantrek- of afstootladings omring. Die artikel bespreek wat elektrostatiese krag en veld is en hoe dit verband hou.

Elke lading word omring deur sy veld of energieverspreiding wat sy elektriese eienskappe deur die spasies na ander ladings oordra. Dit is hoe die veld van 'n mens se lading ander ladings benader, en sodra hulle nader gebring is, oefen hulle elektrostatiese krag uit sonder fisiese kontak. 

In vorige artikels, het ons geleer oor die gravitasiekrag tussen twee interaktiewe voorwerpe met massa. Om die uit te oefen swaartekrag, daar moet 'n veld om die aarde wees, en dit is alle ander massas sodat wanneer 'n ander massa daardie veld bereik, beide massas swaartekrag ervaar. Net so oefen die elektrostatiese krag, 'n nie-kontakkrag, tussen twee ladings uit wanneer hulle in die elektrostatiese veld is. Dit is omdat swaartekrag en elektrostatiese krag die volg inverse vierkantige wet wanneer twee massas deur afstand geskei word. 

Die elektriese veld is die elektriese lading se eienskap wat by elke punt in die ruimte teenwoordig is. Die grootte van die rigting van die veld word elektriese veldsterkte of genoem veldintensiteit wat op verskillende punte binne die ruimte verskil. Die veld wissel met lading, maar aangesien dit afkomstig is van die Coulomb omgekeerde vierkantwet van afstand, die veld verander omgekeerd met die kwadraat van die afstand vanaf die lading. Dit beteken as ons die grootte van lading verdubbel, word die veld dubbel. Maar by twee keer die afstand vanaf die lading is die veld 'n kwart van sy aanvanklike sterkte. 

Elektrostatiese krag en veld
Elektrostatiese krag en veld

Die elektriese veld word uitgebeeld deur lyne te trek, genoem as die veldlyne rondom die lading. Die veldrigting wat deur 'n pyl gewys word, is saam met die elektrostatiese krag. Die grootte van die elektriese veld hang af van hoe die lading in die ruimte versprei word

Elektriese veldlyne
Elektriese veldlyne
(Krediet: Shutter)

Ons het verstaan ​​dat die elektrostatiese krag word tussen twee ladings op 'n afstand uitgeoefen. Maar in plaas van twee, beskou ons een aanklag as die 'bronheffing' waaruit die elektriese veld ontwikkel het. Die ander aanklag wat in die veld van die bronaanklag gebring word, word as 'toetsheffing'. As gevolg van indirekte elektriese interaksie tussen elektriese veld en toetslading, nl. bronlading, word die elektrostatiese krag aangewend vanaf bronlading na toetslading soos per Coulomb se wet

Die toetslading dra ook sy elektriese veld wat die bestaande veld van die bronlading verander. Gevolglik gebruik die puntbron die elektrostatiese krag om lading onder sy elektriese veld te verkry. Sodat die gevolglike elektrostatiese krag tussen twee ladings toeneem. 

Die rigting van veldlyne hang af van die lading se polariteit. Die neutrale ladings skep nie veld- of veldlyne daaromheen nie. As die bronlading positief is, is sy veldlyne radiaal na buite gerig. As dit negatief is, is hulle radiaal na binne gerig. 

  • As beide ladings soortgelyk of positief en positief of negatief of negatief is, val die veldlyne van hul onderskeie veld nooit saam nie aangesien hulle mekaar afstoot.
  • As hulle verskillend of positiewe en negatiewe ladings is, val hul veldlyne saam soos hulle mekaar aantrek. 
Elektrostatiese lading en veld
Elektrostatiese lading en veld
(Krediet: Shutter)

In 'n geval van ongelyke ladings, word die radiaal uitwaartse veldlyn in radiaal inwaartse lyne van die negatiewe toetslading waarop die elektrostatiese krag is besig om te oefen. 

Hoe elektriese veldlyne saamval
Hoe elektriese veldlyne saamval (Krediet: Shutter)

Lees meer oor Elektrostatiese Lading.

Elektrostatiese krag en veld voorbeeld

Gestel ons heg 'n positiewe toetslading aan die staaf se punt. Deur die stok op 'n diverse plek te dra, kan ons eksperimenteer met die elektriese veld van toetsladings by verskeie punte.

Ons ervaar dan die druk of trek aan die staaf soos die toetsladings ander ladings aantrek of afstoot as gevolg van elektrostatiese krag. As ons die bronlading wegbeweeg van die toetslading, sal sy elektriese veld dieselfde bly op daardie punt.

Elektrostatiese voorbeelde
Elektrostatiese krag tussen ladings
(Krediet: Shutter)

Gevolglik versprei die elektriese veld die elektrostatiese krag deur die bronlading in 'n klein toetslading op verskillende punte in die ruimte. 

weerlig ontstaan ​​uit die elektriese veld tussen die koue stormwolke en die warm aarde se oppervlak. Elektries gelaaide streke lok weerlig a.g.v Elektrostatiese ontlading deur die lug, wat dien as 'n isolator tussen twee streke. Wanneer die isolasievermoë van lug wat die teenoorgestelde ladings vashou, verpletter, vind oombliklike elektrisiteitontlading plaas in die vorm van weerlig.

Voorbeeld van elektrostatiese weerlig
Weerlig as gevolg van elektriese veld
(Krediet: shuttertstock)

In die vroeëre proses, binne-wolk weerlig vind plaas wanneer ladings binne die wolk bly wanneer die elektriese veldsterkte van beide streke gelyk is. Later, toe die aarde se grond se veldsterkte sterker as die wolke geword het, het die ladings wat die aarde se grond begin bereik het, gelei tot wolk-tot-aarde weerlig

Lees meer oor tipes kragte.

Verwantskap tussen elektriese veld en elektrostatiese krag

Die elektriese veld en elektrostatiese krag word verwant deur die grootte van die toetslading.

Die elektriese veld E van die bronlading is die elektrostatiese krag F per eenheid van toetslading q. Dus, die elektriese veld verminder soos die afstand radiaal toeneem weg van die bronlading. Dit word beskryf deur die elektrostatiese krag op afsonderlike punte met behulp van die Coulomb wet Inverse Square formule. 

Die elektrostatiese ladings oefen krag uit sonder om fisiese kontak. Ons kan ons dus voorstel dat daar 'n elektriese veld bestaan ​​rondom beide ladings vir sy elektrostatiese uitruilings. In so 'n geval is die krag werklik, terwyl die veld denkbeeldig is. 

Aangesien die elektriese veld die vektor hoeveelhede, dit het verskillende intensiteite op verskillende punte binne die ruimte. Gevolglik verander die krag wat deur die bronlading uitgeoefen word van hierdie punt tot punt.

Die elektriese veld en elektrostatiese krag word verwant as,

Dus, 'n elektrostatiese veld se meeteenheid (SI) is Newton/Coulomb (N/C).

Kom ons ontleed die elektriese veld as gevolg van positiewe bronlading Q wat die elektrostatiese krag F uitoefen op twee verskillende toetsladings op dieselfde afstand r vanaf lading Q.

Coulomb se wet van aantrekking of afstoting
Coulomb se wet van aantrekking of afstoting
  • As die toetslading q1 positief is, is hul veldlyne radiaal weg gerig, en die elektrostatiese krag tussen hulle is afstotend. 
  • As q1 negatief is, is hul veldlyne radiaal na mekaar gerig, en die elektrostatiese krag tussen hulle is aantreklik. 

Van beide punte, die elektrostatiese krag F hang af van beide ladings, selfs wanneer dit deur die een op die ander uitgeoefen word binne die elektriese veld.

Die elektrostatiese krag tussen ladings is die produk van die elektriese veld en toetsladinggrootte, en dit word gegee deur,

Uit vergelyking (*) en (1) leer ons die elektriese veld F en elektrostatiese krag is in dieselfde rigting.  

Die elektrostatiese krag as gevolg van Coulomb se wet van aantrekking of afstoting is,

Uit vergelyking (*), die grootte van elektriese veld E word gegee deur,

Gebruik vergelyking (2),

Die bogenoemde vergelyking toon dit die elektriese veld E hang af van die bronlading Q en sy afstand r. Terwyl die toetslading q klein is, verander dit nie die bronladingverspreiding nie, wat sy elektriese veld bou

Lees meer oor Force.

Elektrostatiese krag en elektriese veldprobleme

Gestel die bronlading van 10nC is geskei van die toetslading op 10m. Wat is die grootte van die elektriese veld van die bronlading? (ke = 9 x 109Nm2c-2)

gegewe:

Q = 10nC = 10 x 10-9 C

r = 10m

ke = 9 x 109 Nm2c-2

Om te vind:E =?

Formule

Oplossing:

Die elektriese veld tussen ladings word bereken as,

Deur alle waardes te vervang,

E = 90/100

E = 0.9

Die elektriese veld van die bronlading is 0.9 N/C.

Gestel beide ladings van 5nC is op 5m afstand van mekaar in wisselwerking. Wat is die elektrostatiese krag tussen wisselwerkende ladings? Bereken die elektriese veld. 

gegewe:

q1 = 5nC = 5 x 10-9 C

q2 = 5nC = 5 x 10-9 C

r = 5m

ke = 9 x 109 Nm2c-2

Om te vind:

  1. F=?
  2. E =?

Formule

  1. E = F/q2

Oplossing:

Die elektrostatiese krag tussen ladings word bereken as,

Deur alle waardes te vervang,

F = 9 x 10-9

Die elektrostatiese krag tussen ladings is 9 x 10-9N.

Die elektriese veld tussen ladings word bereken as,

E = F/q2

Deur alle waardes te vervang,

Die elektriese veld tussen ladings is 1.8 x 10-9N/C.

In 'n parallelle plaat kapasitor word twee plate geskei deur 'n diëlektriese medium op 'n afstand van 5 cm. As die elektriese veld tussen ladings wat op die plaat ontwikkel word 2N/C is. Bereken die elektrostatiese krag tussen hulle as beide ladings dieselfde grootte het. 

gegewe:

E = 2N/C

r = 5m

ke = 9 x 109 Nm2c-2

Om te vind:

  1. q1 =?
  2. q2 =?
  3. F =?

Formule

Oplossing:

Die grootte van bronlading word bereken met behulp van die Elektriese veld formule.

Deur alle waardes te vervang,

Herrangskik,

q1 = 5.5 x 10-9

Albei ladings het dieselfde grootte. dws q1 =q2 = 5.5nC

Die grootte van beide ladings is 5.5nC.

Die elektrostatiese krag tussen beide ladings word bereken met behulp van Coulomb-wet.

Deur alle waardes te vervang,

F = 10.89 x 10-9

Die elektrostatiese krag tussen ladings is 10.89 x 10-9N.

Lees meer oor hoe om die krag te bereken.

Verskil tussen elektrostatiese krag en elektriese veld

Elektrostatiese kragElektriese veld
Dit word gegenereer wanneer twee interaktiewe ladings naby mekaar kom.Dit word gegenereer uit slegs een bron of puntlading.
Dit versnel die ladings.Dit versnel nie die ladings nie.
Die grootte en rigting daarvan hang af van beide bron- en toetsladings.Die grootte en rigting daarvan hang slegs af van die bronlading.
Dit is die verhouding van die produk van ladings tot die kwadraat van die afstand tussen ladings.Dit is die verhouding van die elektrostatiese krag tot die toetslading.
Die Coulomb-formule is, Die Coulomb-formule is,
Sy meeteenheid is Newton (N).Sy meeteenheid is Newton/Coulomb (N/C).

Manish Naik

Hallo, ek is Manish Naik het my MSc Fisika met Solid-State Electronics as spesialisasie voltooi. Ek het drie jaar ondervinding in die skryf van artikels oor fisika-vak. Skryfwerk, wat daarop gemik was om akkurate inligting aan alle lesers, van beginners en kundiges, te verskaf. In my vrye tyd spandeer ek graag my tyd in die natuur of om geskiedkundige plekke te besoek. Ek is geëerd om deel te wees van LambdaGeeks. Sien daarna uit om jou deur LinkedIn te verbind - https://www.linkedin.com/in/manish-ashok-naik/ Besoek ook my webwerf Wandering Maharashtra vir Maharashtra-reisgids en erfenisbewaringsartikels - https://wanderingmaharashtra.com /reis-blogs/

Onlangse plasings