Какво е интензитет на електрическото поле: формула и изчисления

Какво е интензитет на електрическото поле: формула и изчисления

Всички материали са съставени от атоми, които съдържат субатомни частици като електрони, протони и неутрони. Тези субатомни частици са известни още като заредени частици. Електрони имат отрицателен заряд, докато протоните са положително заредени. Ако атомът съдържа голям брой електрони в сравнение с броя на протоните, се казва, че той е отрицателно зареден. Докато ако атомът съдържа голям брой протони в сравнение с броя на електроните, той се казва, че е положително зареден. Всеки електрически заряд има свързано с него електрическо поле. Една от характеристиките на електрическия заряд е интензитетът на електрическото поле.



Какво представлява интензивността на електрическото поле?

Определение: Електрическият заряд се носи от субатомните частици на атом като електрони и фотони. Зарядът на електрон е около 1.602 × 10-19кулони. Всяка заредена частица създава пространство около себе си, в което се усеща ефектът от нейната електрическа сила. Това пространство около заредените частици е известно като „ Електрическо поле “. Винаги, когато единичен тест зареждане поставен в това електрическо поле, той ще изпита силата, излъчвана от частицата източник. Размерът на силата, която изпитва единична заредена частица, когато е поставена в електрическото поле, е известен като интензивност на електрическото поле.


Интензитетът на електрическото поле е векторна величина. Той има както величина, така и посока. Тестовият заряд, който е подложен на електрическото поле на заряда на източника, ще изпитва сила, дори ако е в положение на покой. Силата на електрическото поле е независима от масата и скорост на частицата от тестовия заряд. Това зависи само от количеството заряд, присъстващо върху частицата от тестовия заряд. Тестовият заряд може да бъде или положително заредена частица, или отрицателно заредена частица.





Посоката на електрическото поле се определя от заряда върху частицата на изпитвания заряд. За определяне на посоката на интензивността на електрическото поле изпитвателният заряд се счита за положителен заряд. Така че, когато частица с положителен тестов заряд бъде въведена в това електрическо поле, тя ще изпита сила на отблъскване. По този начин силата на електрическото поле ще бъде насочена в посока далеч от заряда. Докато при отрицателно зареден тестов заряд посоката на силата на напрежението на електрическото поле ще бъде към частицата на заряда на източника.

Формула за интензитет на електрическото поле

Нека разгледаме заредена частица със заряд ‘Q’. Тази заредена частица създава електрическо поле около себе си. Тъй като тази заредена частица е източник на електрическото поле, тя се нарича източник на заряд. Силата на електрическото поле, създадено от заряда на източника, може да бъде изчислена чрез поставяне на друг заряд в неговото електрическо поле. Тази частица от външен заряд, която се използва за измерване на силата на електрическото поле, се нарича тест заряд. Нека зарядът на тестовия заряд е „q“.



Интензивност на електрическото поле

Интензивност на електрическото поле

Когато се постави пробен заряд в електрическото поле, той ще изпита или привлекателна електрическа сила, или отблъскващ електрически източник. Нека силата да бъде означена с „F“. Сега, големината на силата на електрическото поле може да бъде определена като „силата на заряд върху изпитвателния заряд“. По този начин интензивността на електрическото поле ‘E’ се дава като


E = F / q —— Eqn1

Тук се счита зарядът върху частицата за изпитвания заряд, а не зарядът върху частицата източник на заряд. Когато се разглеждат в единици SI, мерните единици на интензитета на електрическото поле са Нютон на кулони. Интензивността на електрическото поле е независима от количеството заряд върху частицата за изпитвания заряд. Измерва се еднакво около заряда на източника, независимо от заряда на частицата за изпитвания заряд.

От Закона на Кулон

Интензивността на електрическото поле е известна още като сила на електрическото поле. Формулата за напрегнатост на електрическото поле може да се извлече и от закона на Кулон. Този закон дава връзка между зарядите на частиците и разстоянието между тях. Тук двете такси са „q“ и „Q“. По този начин електрическата сила „F“ е дадена като

F = k.q.Q / dдве

където k е константата на пропорционалността, а d е разстоянието между зарядите. Когато това уравнение се замени със сила в уравнение 1, формулата за интензивността на електрическото поле се извежда като

E = k. Q / dдве

Горното уравнение показва, че интензивността на електрическото поле зависи от два фактора - заряда върху заряда на източника „Q“ и разстоянието между заряда на източника и тестовия заряд.

По този начин интензивността на електрическото поле на заряда зависи от местоположението. Той е обратно пропорционален на квадрата на разстоянието между заряда на източника и тестовия заряд. С увеличаване на разстоянието големината на напрежението на електрическото поле или интензивността на електрическото поле намалява.

Изчисления на интензитета на електрическото поле

От формулата на интензивността на електрическото поле беше изведено, че

  • Той е обратно пропорционален на разстоянието между източника и изпитвателните заряди.
  • Пряко пропорционално на заряда ‘Q’ на източника.
  • Не зависи от заряда на тестовия заряд ‘q’.

Когато тези условия се прилагат към обратния квадратен закон, връзката между силата на електрическото поле (E1) на разстояние d1 и интензивността на електрическото поле (E2) на разстояние (d2) се дава като-

E1 / E2 = dдве1 / dдведве

По този начин, когато разстоянието се увеличи с коефициент 2, интензивността на електрическото поле ще намалее с коефициент 4.

Изчислете силата на електрическото поле, действащо върху частица със заряд -1,6 × 10-19C, когато електрическата сила е 5.6 × 10-птнадесетН.

Тук са дадени силата F и зарядът „q“. Тогава силата на електрическото поле E се изчислява като E = F / q

по този начин, E = 5,6 × 10-птнадесет/-1,6х10-19= -3,5 × 104N / C

Формулата за размер на сила (нютон) за единица kg.m / sдвее MLT-две. Размерната формула за кулон за ампер-секунда е AT. По този начин, размерната формула за напрегнатост на електрическото поле е MLT-3ДА СЕ-1.

Често задавани въпроси

1). Как се определя електрическото поле?

Електрическото поле се определя като сила на единица заряд.

2). Каква е стойността на константата на пропорционалност ‘k’?

Стойността на константата на пропорционалност „k“ в закона на Кулон е 9,0 × 109N.mдве/ ° Сдве.

3). Зависи ли силата на електрическото поле от количеството заряд на тестовия заряд?

Не, силата на електрическото поле не зависи от величината „q“. Съгласно закона на Кулон с увеличаване на заряда електрическата сила също се увеличава със същия фактор. По този начин тези две промени се отменят взаимно. Това може да се разбере от формулата на силата на електрическото поле, E = F / q.

4). Каква е посоката на силата на електрическото поле, когато се използва положително заредената тестова частица?

Когато се използва частица с положителни заряди, векторът на интензитета на електрическото поле винаги ще бъде насочен встрани от положително заредените обекти. Тъй като както източникът, така и тестът са с положителен заряд, те се отблъскват взаимно. Това е обратен стих за отрицателно заредени частици.

По този начин нещата стават трудни, когато точковият заряд е поставен под влиянието на много източници. Тук, първоначално, електрическото поле изчислява се силата на отделните източници. След това векторната сума на всички тези интензитети дава получената сила на полето в този точков заряд. Каква е посоката на силата на електрическото поле, когато тестовият заряд е отрицателен?