Toate materiale sunt formate din atomi care conțin particule subatomice, cum ar fi electroni, protoni și neutroni. Aceste particule sub-atomice sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de particule încărcate. Electroni au o sarcină negativă în timp ce protonii sunt încărcați pozitiv. Dacă un atom conține un număr mare de electroni în comparație cu numărul de protoni, se spune că este încărcat negativ. În timp ce dacă un atom conține un număr mare de protoni în comparație cu numărul de electroni, se spune că este încărcat pozitiv. Fiecare încărcare electrică are un câmp electric asociat. Una dintre caracteristicile unei sarcini electrice este intensitatea câmpului electric.
Ce este intensitatea câmpului electric?
Definiție: Sarcina electrică este purtată de particulele subatomice ale unui atom, cum ar fi electronii și fotonii. Încărcarea unui electron este de aproximativ 1.602 × 10-19culombi. Fiecare particulă încărcată creează un spațiu în jurul ei în care se simte efectul forței sale electrice. Acest spațiu din jurul particulelor încărcate este cunoscut sub numele de „ Câmp electric „. Ori de câte ori un test de unitate încărca este plasat în acest câmp electric, va experimenta forța emisă de particula sursă. Cantitatea de forță experimentată de o particulă încărcată unitară atunci când este plasată în câmpul electric este cunoscută sub numele de intensitatea câmpului electric.
Intensitatea câmpului electric este o cantitate vectorială. Are atât magnitudine, cât și direcție. Sarcina de testare care este supusă câmpului electric al sursei de încărcare, va experimenta forța chiar dacă este într-o poziție de repaus. Puterea câmpului electric este independentă de masă și viteză a particulei de sarcină de test. Depinde doar de cantitatea de sarcină prezentă pe particula de sarcină de test. Sarcina de test poate fi fie o particulă încărcată pozitiv, fie o particulă încărcată negativ.
Direcția câmpului electric este determinată de sarcina pe particula de sarcină de test. Pentru derivarea direcției intensității câmpului electric, sarcina de testare este considerată a fi o sarcină pozitivă. Deci, atunci când o particulă de sarcină de test pozitivă este introdusă în acest câmp electric, aceasta va experimenta o forță de respingere. Astfel, intensitatea câmpului electric va fi direcționată în direcția îndepărtată de sarcină. În timp ce pentru o încărcare de încercare încărcată negativ, direcția forței pentru intensitatea câmpului electric va fi spre particula de încărcare sursă.
Formula intensității câmpului electric
Să luăm în considerare o particulă încărcată cu sarcina „Q”. Această particulă încărcată creează un câmp electric în jurul ei. Deoarece această particulă încărcată este sursa câmpului electric, aceasta este denumită sarcină sursă. Puterea câmpului electric creat de sarcina sursă poate fi calculată prin plasarea unei alte sarcini în câmpul său electric. Această particulă de sarcină externă care este utilizată pentru a măsura intensitatea câmpului electric se numește sarcină de testare. Lăsați taxa pe taxa de test să fie „q”.
Intensitatea câmpului electric
Atunci când o sarcină de testare este plasată în câmpul electric, aceasta va experimenta fie o forță electrică atractivă, fie o sursă electrică respingătoare. Forța să fie notată cu „F”. Acum, mărimea intensității câmpului electric poate fi definită ca „forța pe sarcină pe sarcina de testare”. Astfel, intensitatea câmpului electric ‘E’ este dată ca
E = F / q —— Eqn1
Aici, se ia în considerare încărcătura asupra particulei de sarcină de test decât sarcina pe particula de sarcină sursă. Atunci când sunt luate în considerare în unități SI, unitățile de intensitate a câmpului electric sunt Newton per coulomb. Intensitatea câmpului electric este independentă de cantitatea de sarcină pe particula de sarcină de test. Se măsoară la fel în jurul sarcinii sursă, indiferent de sarcina particulelor de sarcină de test.
Din Legea lui Coulomb
Intensitatea câmpului electric este, de asemenea, cunoscută sub numele de intensitatea câmpului electric. Formula pentru intensitatea câmpului electric poate fi, de asemenea, derivată din legea lui Coulomb. Această lege oferă relația dintre sarcinile particulelor și distanța dintre ele. Aici, cele două acuzații sunt „q” și „Q”. Astfel, forța electrică ‘F’ este dată ca
F = k.q.Q / dDouă
unde k este constanta de proporționalitate și d este distanța dintre sarcini. Când această ecuație este substituită forței în ecuația 1, formula intensității câmpului electric este derivată ca
E = k. Q / dDouă
Ecuația de mai sus arată că intensitatea câmpului electric depinde de doi factori - sarcina de la sursa de încărcare „Q” și distanța dintre sarcina de sursă și sarcina de testare.
Astfel, intensitatea câmpului electric al unei sarcini depinde de locație. Este invers proporțional cu pătratul distanței dintre sarcina sursă și sarcina de testare. Pe măsură ce distanța crește, magnitudinea câmpului electric sau intensitatea câmpului electric scade.
Calcule ale intensității câmpului electric
Din formula intensității câmpului electric, s-a derivat că-
- Este invers proporțional cu distanța dintre sursă și sarcinile de testare.
- Direct proporțional cu taxa „Q” la taxa sursă.
- Nu depinde de taxa pe taxa de test „q”.
Când aceste condiții sunt aplicate legii pătratului invers, relația dintre intensitatea câmpului electric (E1) la o distanță d1 și intensitatea câmpului electric (E2) la distanță (d2) este dată ca-
E1 / E2 = dDouă1 / ziDouăDouă
Astfel, atunci când distanța este mărită cu factorul 2, intensitatea câmpului electric va scădea cu factorul 4.
Calculați intensitatea câmpului electric care acționează asupra unei particule cu sarcină -1,6 × 10-19C când forța electrică este 5,6 × 10-cincisprezeceN.
Aici sunt date forța F și sarcina „q”. Atunci puterea câmpului electric E se calculează ca E = F / q
prin urmare, E = 5,6 × 10-cincisprezece/-1,6x10-19= -3,5 × 104N / C
Formula dimensională a forței (newton) pentru unitatea kg.m / sDouăeste MLT-Două. Formula dimensională pentru coulomb pentru ampere-sec este AT. Astfel, formula dimensională pentru intensitatea câmpului electric este MLT-3LA-1.
Întrebări frecvente
1). Cum este definit câmpul electric?
Câmpul electric este definit ca forța pe unitate de încărcare.
2). Care este valoarea constantei de proporționalitate „k”?
Valoarea constantei de proporționalitate „k” în legea lui Coulomb este de 9,0 × 109N.mDouă/ CDouă.
3). Puterea câmpului electric depinde de cantitatea de încărcare a sarcinii de testare?
Nu, intensitatea câmpului electric nu depinde de cantitatea „q”. Conform legii lui Coulomb, pe măsură ce sarcina crește, forța electrică crește, de asemenea, cu același factor. Astfel, aceste două modificări se anulează reciproc. Acest lucru poate fi înțeles prin formula intensității câmpului electric, E = F / q.
4). Care este direcția intensității câmpului electric atunci când se utilizează particula de test încărcată pozitiv?
Când se folosește particula de sarcini pozitive, vectorul intensității câmpului electric va fi întotdeauna îndreptat departe de obiectele încărcate pozitiv. Deoarece atât încărcarea sursă, cât și încărcarea de testare sunt de sarcină pozitivă, ele se resping reciproc. Acesta este vicevers pentru particule cu sarcini negative.
Astfel, lucrurile devin dificile atunci când încărcarea punctuală este plasată sub influența multor taxe sursă. Aici, inițial, câmpul electric se calculează puterea surselor individuale. Apoi, suma vectorială a tuturor acestor intensități dă intensitatea câmpului rezultat la sarcina respectivă. Care este direcția intensității câmpului electric atunci când sarcina de testare este negativă?
