المجال الكهربائي
عندما يفرك بالون على سترة ، يتم شحن البالون. بسبب هذه الشحنة ، يمكن أن يلتصق البالون بالجدران ، ولكن عند وضعه بجوار بالون آخر تم فركه أيضا ، سوف يطير البالون الأول في الاتجاه المعاكس.
الوجبات السريعة:
- -الشحنة الكهربائية هي خاصية للمادة تتسبب في جذب جسمين أو صدهما اعتمادا على شحناتهما (إيجابية أو سالبة).
- -المجال الكهربائي هو مساحة من الفضاء حول جسيم أو جسم مشحون كهربائيا تشعر فيه الشحنة الكهربائية بالطاقة.
- -المجال الكهربائي هو كمية متجهة ويمكن تصوره على أنه أسهم تتحرك نحو الشحنات أو بعيدا عنها. يتم تعريف الخطوط على أنها ما يشير شعاعيا إلى الخارج ، بعيدا عن شحنة موجبة ، أو شعاعيا إلى الداخل ، نحو شحنة سالبة.
تعريف الشحنة الكهربائية
الشحنة الكهربائية، التي يمكن أن تكون إما موجبة أو سالبة، هي خاصية للمادة تتسبب في جذب جسمين أو صدهما. إذا كانت الأشياء مشحونة بشكل معاكس (موجب سلبي) ، فسوف تجذب ؛ إذا تم تحميلها بالمثل (إيجابية إيجابية أو سلبية سلبية) ، فسوف تصد.
وحدة الشحنة الكهربائية هي كولوم ، والتي تعرف بأنها كمية الكهرباء المنقولة بواسطةتيار كهربائييبلغ 1 أمبير في ثانية واحدة.
تتكون الذرات ، وهي الوحدات الأساسية للمادة ، من ثلاثة أنواع من الجسيمات: الإلكترونات والنيوترونات والبروتونات. الإلكترونات والبروتونات نفسها مشحونة كهربائيا ولها شحنة سالبة وموجبة ، على التوالي. النيوترون غير مشحون كهربائيا.
العديد من الأجسام محايدة كهربائيا ولها شحنة صافية إجمالية تساوي صفرا. إذا كان هناك فائض من الإلكترونات أو البروتونات ، وبالتالي إنتاج شحنة صافية ليست صفرا ، فإن الأجسام تعتبر مشحونة.
إحدى الطرق لقياس الشحنة الكهربائية هي بالثابت e = 1.602 *10-19كولومبس. إلكترون، وهو الأصغر كمية الشحنة الكهربائية السالبة هي ، لها شحنة -1,602 * 10-19كولومبس. البروتون، وهو أصغر كمية من الشحنة الكهربائية الموجبة، له شحنة +1,602 *10-19كولومبس. لذلك ، سيكون ل 10 إلكترونات شحنة -10 e ، وسيكون ل 10 بروتونات شحنة +10 e.
قانون كولوم
تجذب الشحنات الكهربائية أو تصد بعضها البعض لأنها تمارس قوى على بعضها البعض. يتم إنتاج الطاقة بين شحنتين نقطيتين كهربائيتين - شحنات مثالية تتركز في نقطة واحدة في الفضاء - بواسطة يصف قانون كولوم. ينص قانون كولوم على أن قوة أو حجم القوة بين شحنتين نقطتين تتناسب مع أحجام الشحنات وتتناسب عكسيا مع المسافة بين الشحنتين.
رياضيا ، يتم إعطاؤه على النحو التالي:
F = (k|q 1 q 2|) /r2
حيث ف1شحنة النقطة الأولى هي، q2شحنة النقطة الثانية هي،k = 8, 988 * 109Pm2 /C 2هو ثابت كولوم، و r هو المسافة بين شحنتين نقطتين.
على الرغم من عدم وجود شحنات نقطية حقيقية من الناحية الفنية ، إلا أن الإلكترونات والبروتونات والجسيمات الأخرى صغيرة جدا بحيث يمكن تقريبها بشحنة نقطة.
صيغة المجال الكهربائي
تنتج الشحنة الكهربائية مجالا كهربائيا ، وهو مساحة من الفضاء حول جسيم أو جسم مشحون كهربائيا تستشعر فيه الشحنة الكهربائية الطاقة. يوجد المجال الكهربائي في جميع نقاط الفضاء ويمكن ملاحظته عن طريق إدخال شحنة مختلفة في المجال الكهربائي. ومع ذلك ، يمكن تقريب المجال الكهربائي على أنه صفر لأغراض عملية إذا كانت الشحنات متباعدة بما فيه الكفاية.
الحقول الكهربائية هيكمية متجهةويمكن تصورها على أنها أسهم تتحرك نحو الشحنات أو بعيدا عنها. يتم تعريف الخطوط على أنها ما يشير شعاعيا إلى الخارج ، بعيدا عن شحنة موجبة ، أو شعاعيا إلى الداخل ، نحو شحنة سالبة.
يتم إعطاء مقدار المجال الكهربائي بواسطة الصيغة E = F / q ، حيث E هي قوة المجال الكهربائي ، F هي الطاقة الكهربائية ، و q هي شحنة الاختبار المستخدمة "للإحساس" بالمجال الكهربائي. .
مثال: المجال الكهربائي لشحنات 2 نقطة
بالنسبة للرسوم المكونة من نقطتين ، يتم إعطاء F بموجب قانون كولوم أعلاه.
- وهكذا، F = (k|q1 q 2|) /r2، حيث q2يتم تعريفه على أنه شحنة الاختبار المستخدمة "للإحساس" بالمجال الكهربائي.
- ثم نستخدم صيغة المجال الكهربائي إلى E = F / q2للحصول على ، منذ ف2تم تعريفه على أنه حمل الاختبار.
- بعد استبدال F ، E = (k|q1|) /r2 .
- Lorsqu’un ballon est frotté contre un pull, le ballon est chargé. En raison de cette charge, le ballon peut coller aux murs, mais lorsqu’il est placé à côté d’un autre ballon qui a également été frotté, le
- .premier ballon volera dans la direction opposée
- :Principaux points à retenir
- Une charge électrique est une propriété de la matière qui fait que deux objets s’attirent ou se repoussent en fonction de leurs charges (positives ou négatives).
- Un champ électrique est une zone de l’espace autour d’une particule ou d’un objet chargé électriquement dans lequel une charge électrique ressentira de la puissance
Ce phénomène résulte d’une propriété de la matière appelée charge électrique. Les charges électriques produisent des champs électriques : régions de l’espace autour de particules ou d’objets chargés électriquement dans lesquelles d’autres particules ou objets chargés électriquement ressentiront une force.
Définition de la charge électrique
Une charge électrique, qui peut être positive ou négative, est une propriété de la matière qui fait que deux objets attirent ou repoussent. Si les objets sont chargés de manière opposée (positif-négatif), ils s’attireront; S’ils sont chargés de manière similaire (positif-positif ou négatif-négatif), ils repousseront.
L’unité de charge électrique est le coulomb, qui est défini comme la quantité d’électricité transmise par uncourant électriquede 1 ampère en 1 seconde.
Les atomes, qui sont les unités de base de la matière, sont constitués de trois types de particules: les électrons, les neutrons et les protons. Les électrons et les protons eux-mêmes sont chargés électriquement et ont une charge négative et positive, respectivement. Un neutron n’est pas chargé électriquement.
De nombreux objets sont électriquement neutres et ont une charge nette totale de zéro. S’il y a un excès d’électrons ou de protons, produisant ainsi une charge nette qui n’est pas nulle, les objets sont considérés comme chargés.
Une façon de quantifier la charge électrique est par la constante e = 1,602 *10-19Coulombs. Un électron, qui est le plus petit quantité de charge électrique négative est, a une charge de -1 602 * 10-19Coulombs. Un proton, qui est la plus petite quantité de charge électrique positive, a une charge de +1 602 *10-19Coulombs. Ainsi, 10 électrons auront une charge de -10 e, et 10 protons auront une charge de +10 e.
Loi de Coulomb
Les charges électriques s’attirent ou se repoussent parce qu’elles exercent des forces les unes sur les autres. La puissance entre deux charges ponctuelles électriques — charges idéalisées concentrées en un point dans l’espace — est produite par La loi de Coulombdécrit . La loi de Coulomb stipule que la force, ou la taille, de la force entre deux pointes sont proportionnelles à la taille des charges et inversement proportionnelles à la distance entre les deux charges.
Mathématiquement, il est donné comme:
F = (k|q 1 q 2|) /r2
où q1La charge du premier point est de : Q2La charge de la charge du deuxième point est, k = 8 988 * 109Pm2 /C 2est la constante de Coulomb, et r est la distance entre deux charges ponctuelles.
Bien qu’il n’y ait techniquement pas de charges ponctuelles réelles, les électrons, protons et autres particules sont si petits qu’ilspeuvent être approximés avec une charge ponctuelle.
Formule de champ électrique
Une charge électrique produit un champ électrique, qui est une zone de l’espace autour d’une particule ou d’un objet chargé électriquement dans lequel une charge électrique détectera la puissance. Le champ électrique existe en tous points de l’espace et peut être observé en introduisant une charge différente dans le champ électrique. Cependant, le champ électrique peut être approximé comme zéro à des fins pratiques si les charges sont suffisamment éloignées les unes des autres.
Les champs électriques sont unequantité vectorielleet peuvent être visualisés comme des flèches se déplaçant vers ou loin des charges. Les lignes sont définies comme suit : pointant radialement vers l’extérieur, loin d’une charge positive, ou radialement vers l’intérieur, vers une charge négative.
L’amplitude du champ électrique est donnée par la formule E = F/q, où E est la force du champ électrique, F est la puissance électrique et q est la charge d’essai utilisée pour « sentir » le champ électrique. .
Exemple : Champ électrique de charges à 2 points
Pour les charges en deux points, F est donné par la loi de Coulomb ci-dessus.
- Ainsi, F = (k|q1 q 2|) /r2, où q2est définie comme la charge d’essai utilisée pour « sentir » le champ électrique.
- Nous utilisons ensuite la formule du champ électrique à E=F/q2Pour obtenir , puisque q2a été définie comme la charge d’essai.
- Après substitution de F, E = (k|q1|) /r2 .