- Mikä on sähkökenttä?
- Sähkökentän historia
- Sähkökentän yksiköt
- Sähkökentän kaava
- Sähkökentän intensiteetti
- Esimerkki sähkökentästä
Selitämme, mitä sähkökenttä on, sen löytämisen historiaa, kuinka sen intensiteetti mitataan ja mikä sen kaava on.
Mikä on sähkökenttä?
Sähkökenttä on fysikaalinen kenttä tai alueella avaruudesta, joka on vuorovaikutuksessa sähkövarausten tai sähkövoiman varaamien kappaleiden kanssa. Hänen edustuksensa amalli- kuvaa tapaa, jolla erilaiset sähköiset kappaleet ja järjestelmät ovat vuorovaikutuksessa sen kanssa.
Fysikaalisesti ilmaistuna se on vektorikenttä, jossa a sähkövaraus Annettu (q) kärsii sähköisen voiman (F) vaikutuksista.
Nämä sähkökentät voivat olla seurausta sähkövarausten läsnäolosta tai magneettikentät muuttujia, kuten brittiläisten tiedemiesten Michel Faradayn ja James C. Maxwellin kokeet osoittavat.
Tästä syystä sähkökenttiä tarkastellaan nykyajan fysikaalisista näkökulmista magneettikenttien rinnalla sähkömagneettisten kenttien muodostamiseksi.
Siten sähkökenttä on se avaruuden alue, jota sähkövarauksen läsnäolo on modifioinut. Jos tämä varaus on positiivinen, se synnyttää sähkökenttäviivoja, jotka "nousevat" varauksessa ja ulottuvat ulospäin säteen suunnassa. Jos toisaalta varaus on negatiivinen, kenttäviivat "kuolevat" varaukseen. Jos varaus lähestyy avaruuden aluetta, jossa sähkökenttä on, se kokee sähkövoiman, jolla on a osoite ja merkitys.
Sähkökentän historia
Sähkökentän käsitteen ehdotti ensimmäistä kertaa Michel Faraday, mikä johtui tarpeesta selittää sähkövoimien toimintaa etäältä. Tämä ilmiö oli avainasemassa hänen esitellessään sähkömagneettista induktiota vuonna 1831, mikä varmisti yhteyksiä magnetismi Ysähköä.
Myöhempi panos sähkökenttään oli James Maxwell, jonka yhtälöt kuvasivat useita näiden kenttien sähködynamiikan näkökohtia, erityisesti niiden Dynaamisen sähkömagneettisen kentän teoria.
Sähkökentän yksiköt
Sähkökentät eivät ole suoraan mitattavissa millään laitteilla. Mutta on mahdollista tarkkailla sen vaikutusta sen läheisyydessä olevaan kuormaan, eli on mahdollista mitata pakottaa kuormaan vaikuttavat (intensiteetti). Newtonia / coulombia (N / C) käytetään tähän.
Sähkökentän kaava
Yhtälö, joka yhdistää sähkökentän E voimaan, jonka se kohdistaa varaukseen q, saadaan seuraavasta yhtälöstä:
F = qE
Missä F on sähkövoima, joka vaikuttaa kenttään intensiteetillä E tulevaan sähkövaraukseen q. Huomaa, että sekä F että E ovat vektorisuureita, joilla on tunne ja suunta.
Sieltä on mahdollista edetä matemaattisesti sisällyttämällä Coulombin laki, jolloin saadaan E = F / q = 1 / 4πϵ0 = (qi / r2) .ȓi, missä ȓi ovat yksikkövektorit, jotka osoittavat jokaisen yhdistävän suoran suunnan. lataa qi jokaisella latauksella q.
Sähkökentän intensiteetti
Sähkökentän intensiteetti on vektorisuure, joka edustaa tiettyyn varaukseen vaikuttavaa sähkövoimaa F tarkasti Newton / Coulomb (N / C) määrässä.Tätä suuruutta kutsutaan usein yksinkertaisesti "sähkökentällä", koska itse kenttää ei voida mitata, mutta sen vaikutusta tiettyyn varaukseen.
Sen laskemiseen käytetään kaavaa F = q.E ottaen huomioon, että jos varaus on positiivinen (q> 0), sähkövoimalla on sama etumerkki kuin kentällä ja q liikkuu samaan suuntaan; kun taas jos varaus on negatiivinen (q <0), kaikki tapahtuu päinvastoin.
Esimerkki sähkökentästä
Yksinkertainen esimerkki sähkökentän voimakkuuden laskemisesta on:
Jos tuomme 5 × 10-6 C sähkövarauksen sähkökenttään, joka vaikuttaa 0,04 N:n voimalla, millä intensiteetillä tämä kenttä vaikuttaa?
Käyttämällä kaavaa E = F / q saadaan E = 0,04 N / 5 × 10-6 C = 8 000 N / C.