Сила в электрическом поле: Электрическое поле

Читать онлайн «Физика для «чайников»» автора Задумавшийся Андрей — RuLit

Вкратце и поумнее: напряжённость электрического поля — это сила, с которой поле действует на единичный точечный заряд, в нём находящийся. E = F/q, где E — напряжённость электрического поля, F — сила, с которой оно действует; q — заряд, на который оно действует. Единица измерения — В/м. Силовые линии электрического поля — это линии, касательные к которым совпадают по направлению с вектором напряжённости в точке касания. Электрические силовые линии не пересекаются, начинаются на положительных зарядах и оканчиваются на отрицательных. Однородное электрическое поле — поле, в каждой точке которого вектор напряжённости одинаков по величине и направлению. Силовые линии однородного электрического поля — параллельные прямые. Напряжённость поля, создаваемого точечным зарядом: E = k*q/(r^2), где k — тот же экспериментальный коэффициент, что и в законе Кулона (1/(4пи*эпсилон0) = 9*10^9 Н*м^2/(Кл^2)), q — заряд, поле которого считаем, r — расстояние от заряда до той точки, в которой считаем значение напряжённости. При действии нескольких полей их напряжённости векторно складываются (принцип суперпозиции) — результирующая напряжённость является векторной суммой всех составляющих напряжённостей. С точки зрения действия поля вещества можно разделить на проводники и диэлектрики. У проводников имеются свободные заряды, которые могут реагировать на электрическое поле, у диэлектриков таких зарядов крайне мало (можно считать, что нет вообще).

Вот уже столько всего заумного понаписывал, а зачем? Всё тот же вопрос вертится в голове: ну зачем всё это надо?! Ответ кроется в том, что обзывают основной задачей электростатики: раз уж мы предполагаем, что у нас всё электрическое летает в электрическом поле, то в идеале нужно знать, какое это поле будет в каждой из всех точечек пространства. А чтобы знать, «какое будет поле», надо знать, выражаясь умным языком, две его характеристики: силовую и энергетическую составляющую: то есть знать, с какой силой поле будет гонять зарядики туда-сюда, и какую энергию зарядики при этом будут иметь. Зная две эти вещи, можно считать уже всё остальное. Силовая характеристика — это напряжённость, а энергетическая будет в этом абзаце.

Где-то в начале я обронил словцо на тему, что электрическое поле может не только действовать грубой силой, но ещё и переносить энергию. Силовую часть я обсосал до косточек и скрутил в трубочку в предыдущем абзаце, теперь то же самое с энергетической частью. Которая, тьфу-тьфу, попроще — тут не будет этих страшных векторов и непонятных линий, ведущих не то наполовину из ниоткуда, не то наполовину в никуда. Вообще говоря, силы электрического взаимодействия тоже могут совершать работу, притом электрическое поле потенциально (работа электрических сил не зависит от траектории движения, а определяется только начальным и конечным положением тела — так, например, если вернуть зарядик в ту же точку, из которой он стартовал, то «электрическая» работа будет равна нулю). Вообще говоря, именно поэтому у любого заряда, на который действует электрическое поле, имеется энергия, вне зависимости от того, стоит он на месте или летит. Если вспомнить механику, то можно сообразить, что эта энергия — всего лишь потенциальная, то бишь энергия взаимодействия. Но — опять-таки — разные заряды (и необязательно точечные — снова вспоминаем, что в жизни есть и заряженные туловища) могут иметь одну и ту же энергию. Чтобы и здесь убрать зависимость от заряда, ввели вторую характеристику поля — потенциал. Обозначают буквой фи, равен он Eп/q. Eп — потенциальная энергия, которой обладает заряд в поле (опять-таки, не имеет значения, движется он или стоит — на кинетическую энергию тут начхать, судя хотя бы по названию величины), делённая на значение этого заряда. Единица его — Дж/Кл — названа очень знакомым словом. Вольт. Как раз отсюда легко сообразить, что Н/Кл, в которых якобы должны мерить напряжённость, — это и есть В/м: Н/Кл = Дж/(м*Кл) = В/м.

И всё бы хорошо, да обычно потенциал какой-то одной точки считать особого смысла нет — мы и так можем знать и энергию, и заряд, нафига нам париться чем-то ещё? А вот когда этот заряд перетаскивается полем из одной точки в другую, вот тут уже потенциал становится важнее. Только уже не он сам, а разность потенциалов между конечной и начальной точками. Это будет работа, которую совершила электрическая сила, чтобы переместить заряд из одной точки в другую, делённая на величину этого заряда. Более простыми словами разность потенциалов обозначается ещё одним до боли знакомым словом — электрическое напряжение. Только, правда, его используют не в абстрактных рисунках с точечками и линиями, а в реальных электрических цепях (и с маленькой поправочкой), но, по сути, разность потенциалов и напряжение — это одно и то же. Напряжение можно связать с напряжённостью (теперь бы не перепутать одно с другим! Напряжённость — вектор, по касательной к ней идут все эти страшные силовые линии, а напряжение — это просто безобидное число, говорящее о том, насколько большую энергию тратит поле на переезд зарядика с одного места в другое): в самом простом случае, если поле однородно, E = дельтафи/d. E — напряжённость в одной из точек, дельтафи — разность потенциалов между двумя точками (E будет одинакова в обеих, так как поле однородное), d — расстояние между точками (в самом простом случае; а так это проекция перемещения на силовую линию. .. лучше всего забыть эти страшные слова, их произношение ни к чему хорошему не приведёт). Но, вообще говоря, одно с другим связывается гораздо сложнее, просто в школьной физике этим стараются голову не забивать — и без того уже мозги кипят.

Движение заряженных частиц в электрическом поле.

Пусть частица массой m и с зарядом e влетает со скоростью v в электрическое поле плоского конденсатора. Длина конденсатора x, напряженность поля равна Е. Смещаясь в электрическом поле вверх, электрон пролетит через конденсатор по криволинейной траектории и вылетит из него, отклонившись от первоначального направления на y. Под действием силы поля, F = eE = ma частица движется ускоренно по вертикали, поэтому . Время движения частицы вдоль оси ох с постоянной скоростью . Тогда . А это есть уравнение параболы. Т.о. заряженная частица движется в электрическом поле по параболе.

3. Движение заряженных частиц в магнитном поле.

Рассмотрим движение заряженной частицы в магнитном поле напряженностью Н. Силовые линии поля изображены точками и направлены перпендикулярно к плоскости рисунка (к нам).

Движущаяся заряженная частица представляет собой электрический ток. Поэтому магнитное поле отклоняет частицу вверх от ее первоначального направления движения (направление движения электрона противоположно направлению тока)

Согласно формуле Ампера сила, отклоняющая частицу на любом участке траектории равна , ток , где t — время, за которое заряд e проходит по участку l. Поэтому . Учитывая, что , получим

Сила F называется лоренцевой силой. Направления F, v и H взаимно перпендикулярны. Направление F можно определить по правилу левой руки.

Будучи перпендикулярна скорости , лоренцева сила изменяет только направление скорости движения частицы, не изменяя величины этой скорости. Отсюда следует, что:

1. Работа силы Лоренца равна нулю, т.е. постоянное магнитное поле не совершает работы над движущейся в нем заряженной частицей (не изменяет кинетической энергии частицы).

Напомним, что в отличие от магнитного поля электрическое поле изменяет энергию и величину скорости движущейся частицы.

2. Траектория частицы является окружностью, на которой частицу удерживает лоренцева сила, играющая роль центростремительной силы.

Радиус r этой окружности определим, приравнивая между собой лоренцеву и центростремительную силы:

, откуда .

Т.о. радиус окружности, по которой движется частица, пропорционален скорости частицы и обратно пропорционален напряженности магнитного поля.

Период обращения частицы T равен отношению длины окружности S к скорости частицы v: . Учитывая выражение для r, получим . Следовательно, период обращения частицы в магнитном поле не зависит от ее скорости.

Если в пространстве, где движется заряженная частица, создать магнитное поле, направленное под углом к ее скорости , то дальнейшее движение частицы представит собой геометрическую сумму двух одновременных движений: вращения по окружности со скоростью в плоскости, перпендикулярной силовым линиям, и перемещения вдоль поля со скоростью . Очевидно, что результирующая траектория частицы окажется винтовой линией.

4. Электромагнитные счетчики скорости крови.

Принцип действия электромагнитного счетчика основан на движении электрических зарядов в магнитном поле. В крови имеется значительное количество электрических зарядов в виде ионов.

Предположим, что некоторое количество однозарядных ионов движется внутри артерии со скоростью . Если артерию поместить между полюсами магнита, ионы будут двигаться в магнитном поле.

Для направлений и B, показанных на рис.1., магнитная сила , действующая на положительно заряженные ионы направлена вверх, а сила , действующая на отрицательно заряженные ионы, направлена вниз. Под влиянием этих сил ионы движутся к противоположным стенкам артерии. Эта поляризация артериальных ионов создает поле E (рис.2), эквивалентное однородному полю плоского конденсатора. Тогда разность потенциалов в артерии U диаметром d связан с Е формулой . Это электрическое поле, действуя на ионы, создает электрические силы и , направление которых противоположно направлению и , как показано на рис.2.

Концентрация зарядов на противоположных стенках артерии будет продолжаться до тех пор, пока электрическое поле не возрастет настолько, что = .

Для состояния равновесия можно записать ; , откуда .

Таким образом, скорость крови пропорциональна напряжению, возрастающему поперек артерии. Зная напряжение, а также значения B и d, можно определить скорость крови.

Похожие статьи:

Учебно-методический материал по физике (10 класс) на тему: 10 кл — Физический диктант «Электризация. Закон Кулона»

Физический диктант

 «Электризация тел. Закон сохранения электрического заряда»

1. Как называется раздел физики, изучающий заряженные тела?

2. Какое взаимодействие существует между заряженными телами, частицами?

3. Какая физическая величина определяет электромагнитное взаимодействие?

4. Зависит ли величина заряда от выбора системы отсчета?

5. Можно ли сказать, что заряд системы складывается из зарядов тел, входящих в эту систему?

6. Как называется процесс, приводящих к появлению на телах электрических зарядов?

7. Если тело электрически нейтрально, означает ли это, что оно не содержит электрических зарядов?

8. Верно ли утверждение, что в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех тел системы остается постоянной?

9. Если в замкнутой системе число заряженных частиц уменьшилось, то означает ли это, что заряд всей системы тоже уменьшился?

_____________________________________________________________________________

Физический диктант

«Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона».

1. Можно создать электрический заряд?

2. Создаём ли мы при электризации электрический заряд?

3. Может ли заряд существовать независимо от частиц?

4. Тело, суммарный положительный заряд частиц которого равен суммарному отрицательному заряду частиц, является…

5. Сила взаимодействия зараженных частиц с увеличением заряда любой из этих частиц?

6. При помещении зарядов в среду, сила взаимодействия между ними…

7. С увеличением расстояния между зарядами в 3 раза сила взаимодействия…

8. Величина, характеризующая электрические свойства среды, называется…

9. В каких единицах измеряется электрический заряд?

Физический диктант «Электризация тел.

Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона».

Электризация тел.  
Закон сохранения электрического заряда. 

1. Как называется раздел физики, изучающий покоящиеся заряженные тела? 
2. Какое взаимодействие существует между заряженными телами, частицами? 
3. Какая физическая величина определяет электромагнитное взаимодействие? 
4. Зависит ли величина заряда от выбора системы отсчета? 
5. Можно ли сказать, что заряд системы складывается из зарядов тел, входящих в эту систему? 
6. Как называется процесс, приводящий к появлению не телах электрических зарядов? 
7. Если тело электрически нейтрально, означает ли это, что оно не содержит электрических зарядов? 
8. Как взаимодействует два отрицательных зарядов? 
9. Верно ли утверждение, что в замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех тел системы остается постоянной? 
10. Если в замкнутой системе число заряженных частиц уменьшилось, то означает ли это, что заряд всей системы тоже уменьшил? 

Ответы 
1. Электростатика 
2. Электромагнитное 
3. Электрический заряд 
4. Нет 
5. Можно 
6. Электризация 
7. Нет 
8. Отталкиваются 
9. Да 
10. Нет 

Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. 

1. Можно ли создать электрический заряд? 
2. Создаем ли мы при электризации электрический заряд? 
3. Может ли заряд существовать независимо от частицы? 
4. Тело, суммарный положительный заряд частиц которого равен суммарному отрицательному заряду частиц, является… 
5. Сила взаимодействия заряженных частиц с увеличением заряда любой из этих частиц… 
6. При перемещении зарядов в среду сила взаимодействия между ними… 
7. С увеличением расстояния между зарядами в 3 раза сила взаимодействия… 
8. Величина, характеризующая электрические свойства среды, называется… 
9. В каких единицах измеряются электрический заряд? 

Ответы 
1. Да 
2. Нет 
3. Нет 
4. …нейтральным 
5. …увеличиваются 
6. …уменьшается 
7. …уменьшается в 9 раз 
8. …диэлектрической проницаемостью 
9. В кулонах 

Электрическое поле 
1. Какие виды материи вы знаете? 
2. Как называется поле неподвижных зарядов? 
3. Что является источником электрического поля? 
4. Главное свойство любого электрического поля. 
5. Как называется сила, с которой взаимодействуют заряды? 
6. Как называется физическая величина, равная отношению силы, действующей на заряд со стороны электрического поля, к этому заряду? 
7. Запишите формулу напряженности электрического поля точечного заряда? 
8. В каких единицах измеряется напряженность электрического поля? 
9. Как направлены силовые линии электрического поля? 
10. Как изменится напряженность при увеличении электрического заряда? 
11. Как изменится напряженность при увеличении расстоянии от точки до заряда электрического заряда? 
12. Как изменится сила, действующая на заряд, если напряженность электрического поля увеличить в 2 раза? 
13. Какой заряд помещен в электростатическое поле, если вектор силы, действующий на заряд, совпадает с вектором напряженности по направлению? 

Ответы 
1. Вещество, поле 
2. Электростатическим 
3. Заряд 
4. Действие на электрические заряды 
5. Кулоновская 
6. Напряженность электрического поля 
7. Н/Кл=В/м 
8. E=q/r2 
9. от «+» к «-» 
10. Увеличивается 
11. Уменьшается 
12. Увеличиться в 2 раза 
13. Положительный 

ПРОВОДНИКИ И ДИЭЛЕКТРИКИ 
В электростатическом поле 
1. Вещества, проводящие электрический ток — … 
2. Металлы проводят электрический ток, потому, что внутри них есть … 
3. Где располагаются свободные заряды в проводнике при электризации? 
4. Существует ли электрическое поле внутри проводника? 
5. Оказывает ли диэлектрик на внешнее электрическое поле какое – либо влияние. 
6. Почему диэлектрик не проводит электрический ток? 

Ответы 
1. … Проводники 
2. …свободные электроны 
3. На поверхности проводника 
4. Нет 
5. Да, уменьшает 
6. нет свободных носителей заряда 

Работа сил. Электростатического поля. Разность потенциалов.  
1. Если работа сил поля по любой замкнутой траектории равна нулю, то поле называется… 
2. От каких величин зависит работа сил электрического поля? 
3. Зависит ли работа сил электрического поля от формы траектории? 
4. Назовите энергетическую характеристику электрического поля. 
5. В каких единицах она измеряется? 
6. Зависит ли значение потенциала от выбора нулевого уровня? 
7. Выразите вольт через другие единицы. 
8. Чему равна работа сил электрического поля. 
9. При нахождении общего потенциала нескольких электрических полей все потенциалы… 
10. Чему равна работа кулоновских сил на замкнутом пути? 
11. Чему в электростатике равно напряжение? 
12. В чем измеряется напряжение? 
13. Как называются поверхности равного потенциала? 
14. Как направлен вектор напряженности электростатического поля относительно эквипотенциальных поверхностей? 
15. Каким образом связаны напряжение и напряженность в однородном электростатическом поле? 

Ответы 

1. … потенциальным 
2. От заряда, напряженности, расстояния 
3. Нет 
4. Потенциал 
5. В вольтах 
6. Да 
7. Дж/Кл 
8. 0 
9. …алгебраически складываются 
10. 0 
11. Разности потенциалов 
12. Вольт 
13. Эквипотенциальные 
14. Перпендикулярно им, в сторону уменьшения потенциала 
15. U=Ed 

Конденсаторы 
1. Способность проводника накапливать заряд называется… 
2. В каких единицах измеряется электроемкость? 
3. Как называется система из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика? 
4. Что понимают под зарядом конденсатора? 
5. Где сосредочена электрическое поле конденсатора? 
6. Как изменится емкость конденсатора, если между обкладками ввести диэлектрик? 
7. Зависит ли емкость конденсатора от геометрических размеров? 

Ответы 
1. … электроемкостью 
2. В фарадах 
3. Конденсатором 
4. Модуль заряда одной из обкладок 
5. Внутри, между обкладками 
6. Увеличится 
7. Да

Электрическая сила | Электрические силы и их виды

Начнем с основ Давайте проверим первый пункт в нашем списке:

Электрические силы и их типы:

Существуют преимущественно два типа электрических сил: притягивающие электрические силы и отталкивающие электрические силы. Разные заряды оказывают друг на друга притягивающую силу, а подобные заряды отталкивают друг друга.Если положительный заряд приближается к отрицательно заряженной частице, они с большей вероятностью притянутся друг к другу и соберутся вместе.

Теперь давайте посмотрим, что такое электрическая сила и что такое заряженная частица.

Итак, как указано выше, электрическая сила — это сила, существующая между двумя заряженными частицами. Итак, что такое заряженные частицы? В атомах присутствуют мельчайшие частицы, которые называются протонами и электронами. Протоны заряжены положительно, а электроны — отрицательно.Протоны и электроны — самые маленькие из существующих частиц. Все вещества заряжаются только из-за дисбаланса между количеством существующих протонов и количеством электронов, присутствующих в атоме.

Протоны очень плотно упакованы в ядре, поэтому движение практически отсутствует. Напротив, электроны могут свободно перемещаться вокруг ядра, поскольку они не постоянно притягиваются к ядру. Это причина того, почему электроны слишком легко перемещаются от одной частицы к другой, вызывая дисбаланс между количеством протонов и электронов, присутствующих в частице, и тем самым вызывая необходимость связываться с другой частицей для поддержания равновесие.

Что касается основных электрических зарядов, причина, по которой наши волосы встают дыбом в холодную и сухую погоду после расчесывания. Это потому, что заряд от гребня передается на волосы, заставляя их встать. Здесь подставка для волос становится заряженной положительно, а не отрицательно заряженной.

Это в основном происходит в холодном сухом воздухе, потому что в относительно влажном и жарком климате большое количество воды, присутствующей в воздухе, заставляет его легче собирать заряды с волос, и, следовательно, волосы также теряют заряд. быстро.

Итак, как рассчитать

Сила электрической силы между двумя заряженными частицами принимает во внимание количество заряда, которое содержит каждый объект, и относительное расстояние между ними. По мере увеличения количества заряда сила между двумя зарядами становится больше, однако с увеличением расстояния сила притяжения между двумя зарядами становится все меньше и меньше.

Итак, можно сказать, что сила притяжения между двумя зарядами прямо пропорциональна произведению зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. {2} \]

(изображение будет загружено в ближайшее время)

В приведенном выше уравнении \ [q_ {1} \] и \ [q_ {2} \] — это количество заряда в двух частиц, r представляет собой относительное расстояние между двумя частицами. Давайте исследуем основное различие, которое наблюдается между электрической силой и электрическим полем. Хотя они кажутся похожими, на самом деле они разные. Особенность технологий в области физики заключается в том, что каждый раздел имеет различные различия, и каждое слово имеет важное значение.Мотив состоит в том, чтобы исследовать каждое слово, чтобы концепция была ясна во всех разделах.

В случае электрических сил и электрического поля концепция, на которой они основаны, одинакова, но оба имеют разные действия и разное значение.

Известно, что все заряженные частицы создают собственное поле. Сила, действующая на заряженную частицу, настолько велика, что эффект заставляет ее воздействовать на определенную область. Эта область называется полем, создаваемым частицей.Точно так же электрическое поле, создаваемое электрическим зарядом, называется электрическим полем вблизи электрической силы.

Электрическое поле и, в свою очередь, электрическая сила могут изменяться во времени по мере движения заряда, вызывающего этот эффект.

Если упомянутая заряженная частица является статической, то это называется электростатическим полем, соответствующим статической электрической силе.

«Электричество сосредотачивается на движении частицы, которой обычно являются электроны, поскольку протоны связаны в ядре и, следовательно, медленнее.”

0

Электрическая сила и статическое равновесие

Давайте возьмем два резиновых шара и позволим подвесить их к потолку по два длинные струны, свисающие вертикально.Потом так, что на каждый воздушный шарик дается 10 растираний средней силы из шерсти животного. Воздушные шары, которые имеют большее притяжение электронов, чем мех животных, приобретут отрицательно заряженный потенциал. У воздушных шаров должен быть одинаковый заряд, и они начнут отталкиваться друг от друга. Результатом явления отталкивания является то, что подвешенные струны и шары теперь образуют угол с вертикалью. Угол струны относительно вертикали должен быть математически связан с количеством заряда на воздушных шарах.Поскольку шары обладают большим количеством заряда, сила отталкивания между ними будет увеличиваться, и угол, образованный струной с вертикалью, также должен будет увеличиться. Как и любую ситуацию, связанную с электростатической силой, эту ситуацию можно заключить, используя векторные принципы и закон Ньютона.

Теперь давайте перейдем к законам, которые регулируют электростатические и электрические силы заряженных частиц:

I. Электрические силы прямо пропорциональны произведению их сил.

II. Видно, что они обратно пропорциональны квадрату расстояния между ними.

Это известно как закон Кулона.

В отношении электрического и магнитного полей следует сказать, что диэлектрическая проницаемость свободного пространства обозначается ε0, а магнитная проницаемость свободного пространства обозначается μ0 свободного пространства. Как упоминалось ранее об электрических и магнитных постоянных, эти две величины не являются независимыми, но связаны с «c», скоростью света и другими электромагнитными волнами.

Диэлектрическая проницаемость любой среды относительно диэлектрической проницаемости свободного пространства называется относительной диэлектрической проницаемостью и обозначается εr, а абсолютная диэлектрическая проницаемость любой среды определяется как

ε = εr. ε0

Электрическое поле — это сила, испытываемая зарядом в 1С, когда он помещается в электрическое поле. Если испытать небольшой заряд в поле, он будет двигаться либо вдоль силовых линий, либо в направлении, противоположном силовым линиям.{2}} \ widehat {a} (\ frac {N} {C}) \]

Здесь электрическое поле создается зарядом источника q1, а F — сила, действующая на q2 R со стороны q1. А E — электрическое поле, создаваемое q1 на расстоянии R от заряда источника.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Закон Гаусса гласит, что полный электрический поток на замкнутой поверхности равен заряду, который заключен в ней, деленному на диэлектрическую проницаемость.

Электрический поток, с другой стороны, определяется как электрическое поле через область поверхности, спроецированную в плоскости, перпендикулярной полю.

(изображение будет загружено в ближайшее время)

Интегральная форма электрического поля по площади, заданная для любой замкнутой поверхности, равна суммарному заряду на замкнутой поверхности, деленному на диэлектрическую проницаемость.

Это основная информация, необходимая для начала с темы электрических сил и полей.

Электрическое поле | Электростатика | Siyavula

В предыдущем разделе мы видели, что точечные заряды действуют друг на друга, даже когда они находятся далеко друг от друга и не касаются друг друга.Как обвинения «узнают» о существовании других обвинений вокруг них?

Ответ заключается в том, что каждый заряд можно представить себе как окруженный в пространстве электрическим полем. Электрическое поле — это область пространства, в которой электрический заряд испытывает силу. Направление электрического поля представляет собой направление силы, которую испытывает положительный испытательный заряд, если его поместить в электрическое поле. Другими словами, направление электрического поля в точке пространства совпадает с направлением движения положительного тестового заряда, если его поместить в эту точку.

Представление электрических полей (ESBPM)

Мы можем представить силу и направление электрического поля в точке, используя линий электрического поля . Это похоже на представление магнитных полей вокруг магнитов с помощью силовых линий, как вы изучали в 10-м классе. Далее мы изучим, как выглядят электрические поля вокруг изолированных зарядов.

Положительный заряд, действующий на тестовый заряд

Величина силы, которую испытывает пробный заряд из-за другого заряда, регулируется законом Кулона.На диаграмме ниже в каждой точке вокруг положительного заряда \ (+ Q \) мы вычисляем силу, которую будет испытывать положительный тестовый заряд, \ (+ q \), и представляем эту силу (вектор) стрелкой. . Векторы силы для некоторых точек вокруг \ (+ Q \) показаны на диаграмме вместе с положительным тестовым зарядом \ (+ q \) (красным), расположенным в одной из точек.

В каждой точке вокруг заряда \ (+ Q \) положительный тестовый заряд \ (+ q \) будет испытывать силу, отталкивающую его.
Это потому, что оба заряда положительны и поэтому отталкиваются друг от друга.Мы не можем нарисовать стрелку в каждой точке, но мы включили достаточно стрелок, чтобы проиллюстрировать, как будет выглядеть поле. Стрелки представляют силу, которую испытательный заряд может испытать в каждой точке. Закон Кулона — это закон обратных квадратов, что означает, что сила тем слабее, чем больше расстояние между двумя зарядами. Вот почему стрелки становятся короче при удалении от \ (+ Q \).

Отрицательный заряд, действующий на тестовый заряд

Для отрицательного заряда \ (- Q \) и положительного тестового заряда \ (+ q \) векторы силы будут выглядеть так:

Обратите внимание, что он почти идентичен футляру с положительным зарядом.Стрелки имеют ту же длину, что и на предыдущей диаграмме, поскольку абсолютная величина заряда такая же, как и величина испытательного заряда. Таким образом, величина силы одинакова в одних и тех же точках пространства. Однако стрелки указывают в противоположном направлении, потому что теперь заряды имеют противоположные знаки и притягиваются друг к другу.

Электрические поля вокруг изолированных зарядов — сводка

Теперь, чтобы упростить задачу, мы рисуем непрерывные линии, которые касаются силы, которую испытательный заряд будет испытывать в каждой точке.Силовые линии расположены ближе друг к другу там, где поле сильнее. Посмотрите на диаграмму ниже: рядом с центральными зарядами силовые линии расположены близко друг к другу. Именно здесь электрическое поле наиболее сильное. Чем дальше от центральных зарядов, где электрическое поле слабее, тем сильнее растянуты силовые линии друг от друга.

При рисовании линий электрического поля мы используем следующие условные обозначения:

• Стрелки на линиях поля указывают направление поля, т.е.е. направление, в котором будет двигаться положительный тестовый заряд, если его поместить в поле.

• Линии электрического поля направлены от положительных зарядов (как заряды отталкиваются) и в сторону отрицательных зарядов (в отличие от зарядов, которые притягиваются).

• Линии поля нарисованы ближе друг к другу там, где поле сильнее.

• Линии поля не касаются друг друга и не пересекаются.

• Линии поля нарисованы перпендикулярно заряду или заряженной поверхности.

• Чем больше величина заряда, тем сильнее его электрическое поле. Мы представляем это, рисуя больше силовых линий вокруг большего заряда, чем для зарядов меньшей величины.

Некоторые важные моменты, которые следует помнить об электрических полях:

• Существует электрическое поле на в каждой точке пространства.
  окружающий заряд.

• Строки поля — это просто представление — они не
  настоящий.Когда мы их рисуем, мы просто выбираем удобные места для
  укажите поле в пространстве.

• Линии поля существуют в трех измерениях, а не только в двух измерениях, как мы их нарисовали.

• Количество силовых линий, проходящих через поверхность, пропорционально заряду, содержащемуся внутри поверхности.

Электрические поля вокруг различных конфигураций заряда (ESBPN)

Мы видели, как выглядят электрические поля вокруг изолированных положительных и отрицательных зарядов.Теперь мы изучим, как выглядят электрические поля вокруг комбинаций зарядов, расположенных близко друг к другу.

Электрическое поле вокруг двух разнородных зарядов

Мы начнем с рассмотрения электрического поля вокруг положительного и отрицательного заряда, расположенных рядом друг с другом. Используя правила рисования линий электрического поля, мы будем рисовать электрическое поле шаг за шагом. Полное результирующее поле представляет собой сумму полей каждого заряда. Для начала нарисуем электрические поля для каждого заряда отдельно.

Положительный тестовый заряд (красные точки), размещенный в разных положениях непосредственно между двумя зарядами, будет отталкиваться (оранжевые стрелки силы) от положительного заряда и тянуться к (синие стрелки силы) отрицательному заряду по прямой линии. Оранжевая и синяя стрелки силы нарисованы немного смещенными от точек для ясности. На самом деле они лежали бы друг на друге. Обратите внимание, что чем дальше от положительного заряда, тем меньше сила отталкивания, \ (F _ + \) (более короткие оранжевые стрелки), и чем ближе к отрицательному заряду, тем больше сила притяжения, \ (F _- \) (более длинные синие стрелки). .Результирующие силы показаны красными стрелками.
Линия электрического поля — это черная линия, касательная к результирующим силам и прямая линия между зарядами, направленная от положительного заряда к отрицательному.

Теперь рассмотрим положительный тестовый заряд, расположенный немного выше линии, соединяющей два заряда.
Тестовый заряд будет испытывать силу отталкивания (\ (F _ + \) оранжевым цветом) от положительного заряда и силу притяжения (\ (F _- \) синим цветом) из-за отрицательного заряда.Как и прежде, величина этих сил будет зависеть от расстояния пробного заряда от каждого из зарядов согласно закону Кулона.

Начиная с позиции ближе к положительному заряду, тестовый заряд будет испытывать большую силу отталкивания из-за положительного заряда и более слабую силу притяжения со стороны отрицательного заряда. В позиции на полпути между положительным и отрицательным зарядами величины сил отталкивания и притяжения одинаковы. Если испытательный заряд поместить ближе к отрицательному заряду, сила притяжения будет больше, а сила отталкивания, которую он испытывает из-за более удаленного положительного заряда, будет слабее.В каждой точке мы складываем силы из-за положительного и отрицательного зарядов, чтобы найти результирующую силу на испытательном заряде (показано красными стрелками). Результирующая линия электрического поля, касательная к векторам результирующей силы, будет кривой.

Теперь мы можем довольно легко заполнить другие строки поля, используя те же идеи. Линии электрического поля имеют вид:

Электрическое поле вокруг двух одинаковых зарядов (оба положительных)

В случае двух положительных зарядов \ (Q_1 \) и \ (Q_2 \) одинаковой величины все выглядит немного иначе.Мы не можем просто повернуть стрелки так, как мы это делали раньше. В этом случае положительный тестовый заряд отталкивается обоими зарядами. Электрические поля вокруг каждого из зарядов изолированно выглядят так.

Теперь мы можем посмотреть на электрическое поле, возникающее при размещении зарядов рядом друг с другом.
Давайте начнем с размещения положительного тестового заряда непосредственно между двумя зарядами.
Мы можем изобразить силы, действующие на тестовый заряд за счет \ (Q_1 \) и \ (Q_2 \), и определить результирующую силу.

Сила \ (F_1 \) (оранжевым цветом) на испытательном заряде (красная точка), вызванная зарядом \ (Q_1 \), равна по величине, но противоположна по направлению \ (F_2 \) (синим цветом), сила, приложенная к испытательному заряду из-за \ (Q_2 \). Следовательно, они нейтрализуют друг друга, и нет равнодействующей силы. Это означает, что электрическое поле непосредственно между зарядами гаснет посередине. Пробный заряд, помещенный в эту точку, не будет иметь силы.

Теперь рассмотрим положительный тестовый заряд, помещенный рядом с \ (Q_1 \) и над воображаемой линией, соединяющей центры зарядов.Мы снова можем нарисовать силы, действующие на тестовый заряд из-за \ (Q_1 \) и \ (Q_2 \), и просуммировать их, чтобы найти результирующую силу (показана красным). Это говорит нам о направлении силовой линии электрического поля в каждой точке. Линия электрического поля (черная линия) проходит по касательной к равнодействующим силам.

Если мы разместим пробный заряд в тех же относительных положениях, но на ниже воображаемой линии, соединяющей центры зарядов, мы увидим на диаграмме ниже, что результирующие силы являются отражением сил выше.Следовательно, силовая линия электрического поля — это просто отражение вышеприведенной силовой линии.

Поскольку \ (Q_2 \) имеет тот же заряд, что и \ (Q_1 \), силы в тех же относительных точках, близких к \ (Q_2 \), будут иметь те же величины, но в противоположных направлениях, т.е. они также являются отражениями. Поэтому мы можем легко нарисовать следующие две линии поля следующим образом:

Проработка ряда возможных отправных точек для теста
заряд, который мы можем показать, электрическое поле может быть представлено как:

Электрическое поле вокруг двух одинаковых зарядов (оба отрицательных)

Мы можем использовать тот факт, что направление силы меняется на противоположное.
за тестовый заряд, если вы измените знак заряда, который
влияя на это.Если мы перейдем к случаю, когда оба обвинения
отрицательный получаем следующий результат:

Заряды разной величины

Когда величины не равны, больший заряд будет влиять на направление силовых линий сильнее, чем если бы они были равны. Например, вот конфигурация, в которой положительный заряд намного больше отрицательного. Вы можете видеть, что силовые линии на больших расстояниях больше похожи на линии изолированного заряда, чем в предыдущем примере.Это связано с тем, что больший заряд вызывает более сильное поле и, следовательно, дает больший относительный вклад в силу, действующую на пробный заряд, чем меньший заряд.

Напряженность электрического поля (ESBPP)

В предыдущих разделах мы изучили, как мы можем представить электрические поля вокруг заряда или комбинации зарядов с помощью линий электрического поля. В этом представлении мы видим, что напряженность электрического поля представлена ​​тем, насколько близко друг к другу расположены силовые линии.В дополнение к рисункам электрического поля, мы также хотели бы иметь возможность количественно определить (поставить число), насколько сильным является электрическое поле и каково его направление в любой точке пространства.

Небольшой пробный заряд \ (q \), помещенный рядом с зарядом \ (Q \), будет испытывать силу из-за электрического поля, окружающего \ (Q \). {- 1} $} \).2}
\ end {выровнять *}
мы можем видеть, что электрическое поле \ (E \) зависит только от заряда \ (Q \), а не от величины пробного заряда.

Если электрическое поле известно, то электростатическая сила, действующая на любой заряд \ (q \), помещенный в поле, просто получается переформулировкой уравнения определения:
\ [F = qE. \]

Рабочий пример 5: Электрическое поле 1

Рассчитайте напряженность электрического поля \ (\ text {30} \) \ (\ text {cm} \) от заряда \ (\ text {5} \) \ (\ text {nC} \).{-1} $}
\ end {align *}

Рабочий пример 6: Электрическое поле 2

Два заряда \ ({Q} _ {1} = + 3 \ mathrm {nC} \) и \ ({Q} _ {2} = — 4 \ mathrm {nC} \) разделены расстоянием \ (\ текст {50} \) \ (\ текст {см} \). Что такое электрический
напряженность поля в точке \ (\ text {20} \) \ (\ text {cm} \) от \ ({Q} _ {1} \) и \ (\ text {50} \) \ (\ текст {cm} \) из \ ({Q} _ {2} \)? Точка находится между \ ({Q} _ {1} \) и \ ({Q} _ {2} \). {- 1} $}
\ end {align *}

Величина электричества

Электрические силы и поля

Электрические силы и поля

следующий: Электрические работы и потенциал
Up: Электрические поля и потенциалы
Предыдущий: Электрический заряд

Степень притяжения или отталкивания между заряженными объектами.
можно выразить в количественном выражении путем введения
электрическая сила .Самый простой случай для рассмотрения — это сила между
двухточечные обвинения (обвинения незначительного размера). Эксперименты
Кулон и другие открыли следующую формулу для силы
между двумя такими зарядами Q ₁ и Q ₂ разделенных
расстояние r , как на рис. 1.1:

Величина силы между зарядами равна

F = к

(2)

где k — постоянная, называемая постоянной Кулона :

к = 9. 0 х 10 9

(3)

Направление силы вдоль линии, соединяющей два заряда. это
отталкивающий, если заряды одного знака и
привлекательно, если у начислений противоположный знак.

Если имеется более двух зарядов, сила любого из них
заряд должен быть найден путем векторного сложения сил, найденных по кулоновскому
закон (1.2) между каждой парой зарядов.

Для многих приложений удобно вводить понятие
электрическое поле , условно обозначается.Предположим, у нас есть
« фоновое » распределение заряда

Q ₁ , Q ₂ , …, Q _n в некоторых
области пространства, и измерить силу на заряде q помещенных
рядом, поблизости. Электрическое поле, связанное с этим распределением заряда, равно
определяется соотношением

= q .

(4)

Таким образом, единицы измерения N / C.В некотором смысле, заряд q равен
испытательный заряд , который проверяет прочность в разных точках
потенциальная электрическая сила из-за зарядов

Q ₁ , Q ₂ , …, Q _n . Обратите внимание, что,
для данного электрического поля сила, действующая на положительный заряд, противоположна
по направлению к силе на отрицательный заряд.

Для одиночного точечного заряда Q электрическое поле на расстоянии r составляет
найдено из уравнений.(1.2,1.4) иметь величину

с направлением, равным направлению силы на положительном
тестовый заряд помещен в интересующую точку. Как и в случае с электрической силой,
электрическое поле из-за множественных точечных зарядов
должен быть найден путем векторного сложения электрического поля, найденного по формуле
Уравнение (1. 5) для каждого отдельного заряда.

следующий: Электрические работы и потенциал
Up: Электрические поля и потенциалы
Предыдущий: Электрический заряд

Электрическое поле

Электрический
напряженность поля

The
сила или напряженность электрического поля в любой точке
в электрическом поле называется электрическим полем
прочность.

Для описания электрического поля мы
необходимо указать его силу. Напряженность электрического поля
в любой точке электрического поля определяется
размещение единичного заряда в этой точке.Когда блок
заряд помещен в электрическое поле, он будет испытывать
электрическая сила. Эта электрическая сила либо
привлекательный или отталкивающий.

The
количество электрической силы, действующей на единичный заряд, расположенный на
любая точка в электрическом поле называется электрическим полем
напряженность или напряженность электрического поля.

Если
количество силы, действующей на единичный заряд в данной точке
меньше, напряженность электрического поля в этой точке меньше.Аналогично, если сила, действующая на единицу
заряд в данной точке высок, напряженность электрического поля
в этот момент высокий. Напряженность или напряженность электрического поля
— векторная величина; он имеет как величину, так и направление.

Электрический
Напряженность поля математически можно определить как силу на
плата за единицу

Как
мы знаем, что сила измеряется в Ньютонах, а заряд
измеряется в кулонах. Следовательно, напряженность электрического поля равна
измеряется в Ньютонах на кулон (Н / Кл).

Типы
электрического поля

Электрические поля четырех
типы:

• Равномерное электрическое поле
• Неоднородное электрическое поле
• Статическое электрическое поле
• Электрическое поле, изменяющееся во времени

Униформа
электрическое поле — это электрическое поле, в котором в каждой точке
в электрическом поле имеет постоянное электрическое поле
прочность.

• Неоднородное электрическое поле

Неоднородный
электрическое поле — это электрическое поле, в котором при любых двух
точки внутри электрического поля не имеют постоянного
напряженность электрического поля.

В
напряженность электрического поля, которая не меняется в зависимости от
относительно времени называется статическим электрическим полем.Этот статический
электрическое поле создается статическими электрическими зарядами.

• Электрический переменный во времени
  поле

В
напряженность электрического поля, которое меняется в зависимости от
время называется изменяющимся во времени электрическим полем.

Напряженность электрического поля и электрический поток | Примечания, видео, контроль качества и тесты | 11 класс> Физика> Электростатическая сила, поле и потенциал

Напряженность электрического поля и электрический поток

Закон Колумба

Закон Колумба применяется для расчета силы притяжения или отталкивания между двухточечными зарядами. 2}} $$

$$ \ frac {F_v} {F_m} = \ frac {\ epsilon} {\ epsilon _o} = \ epsilon _r $$

Следовательно, диэлектрическая проницаемость или относительная диэлектрическая проницаемость среды может быть определяется как отношение диэлектрической проницаемости среды и диэлектрической проницаемости вакуума в свободном пространстве.

В терминах силы между зарядами диэлектрическая проницаемость среды может быть определена как отношение между двумя зарядами на определенном расстоянии в вакууме, и сила между такими же зарядами, размещенными на том же расстоянии, является такой средой.

Электрическое поле

Область вокруг заряда, где может проявляться его электростатическая сила притяжения или отталкивания, называется электрическим полем этого заряда. Вне электрического поля заряда его влияние равно 0.

Напряженность электрического поля

Напряженность электрического поля точки внутри электрического поля заряда — это сила, испытываемая единичным положительным зарядом (+1 кулон), помещенным в этот момент. Это векторная величина с единицей измерения N / C.2} $$

Это напряженность электрического поля, создаваемого точечным зарядом ‘q’ на расстоянии » r от него.

Напряженность электрического поля из-за количества зарядов

Напряженность электрического поля точки из-за количества зарядов равна векторной сумме напряженности электрического поля отдельного заряда.

Если \ (\ vec E_1, \ vec E_2, \ vec E_3, \ dots, \ vec E_n \) — напряженность электрического поля в точке, обусловленная разными зарядами, то итоговая напряженность электрического поля \ (\ vec E \) в этой точке задается

$$ \ vec E = \ vec E_1, \ vec E_2, \ vec E_3, \ dots, \ vec E_n $$

Силовые электрические линии

Электрические силовые линии воображаемые линии в электрическом поле, так что касательная, проведенная в любой точке на нем, дает направление напряженности электрического поля в этой точке.

Количество силовых линий, пересекающих площадь, дает меру напряженности электрического поля.

Свойства силовых электрических линий

1. Силовые электрические линии возникают от положительного заряда и заканчиваются отрицательным зарядом.
2. Они имеют тенденцию сжиматься в продольном направлении из-за притяжения между разнородными зарядами,
3. Они оказывают боковое давление друг на друга из-за отталкивания между одинаковыми зарядами.
4. Силовые электрические линии представляют собой непрерывные кривые.
5. Касательная, проведенная в точке на силовых линиях электрического тока, дает направление напряженности электрического поля в этой точке.
6. Две силовые электрические линии никогда не пересекают друг друга.
7. Силовые электрические линии отходят от поверхности перпендикулярно.

поток через площадь поверхности

Электрический поток \ (\ phi \)

Количество электрических силовых линий, проходящих через площадь, удерживаемую перпендикулярно, называется электрическим потоком. Чем больше величина электрического потока, тем больше напряженность электрического поля.

Напряженность электрического поля может быть определена как электрический поток, проходящий через единицу площади, удерживаемую перпендикулярно. т.е.

$$ \ text {Напряженность электрического поля (E)} = \ frac {Электрический поток (\ phi)} {Площадь (A)} $$

$$ E = \ frac {\ phi} {A} $ $

$$ \ следовательно \ phi = EA

В векторной форме

$$ \ phi = \ vec E. \ vec A $$

Следовательно, поток электрических линий можно определить как скалярное произведение интенсивности электрического потока. и векторной площади.

Электрический диполь и диполь

Два равных и противоположных заряда, разделенных на определенном конечном расстоянии, составляют электрический диполь.

Дипольный момент электрического диполя определяется как произведение двух равных зарядов и перпендикулярного расстояния между ними, то есть дипольного момента \ ((\ vec p) = q \ vec d \). Дипольный момент изолированного атома равен нулю, потому что центр положительного и отрицательного заряда совпадает. Дипольный момент существует только тогда, когда положительный и отрицательный центры разделены.

Hc Verma II для класса 12 по естествознанию, физика Глава 29

Страница № 119:

Ответ:

Электрон и протон имеют равные и противоположные заряды величиной 1.6 × 10 ⁻¹⁹ C. Но это не значит, что у электрона заряд на 3,2 × 10 ⁻¹⁹ C меньше, чем у протона.

Страница № 119:

Ответ:

Да, существует нижний предел электрической силы между двумя частицами, расположенными на расстоянии 1 см, который равен величине силы отталкивания между двумя электронами, расположенными на расстоянии 1 см.

Страница № 119:

Ответ:

Электростатическая сила подчиняется закону обратных квадратов, F = kr2. Это означает, что сила, действующая на две частицы, несущие заряды, увеличивается с уменьшением расстояния между ними. Следовательно, когда частица A немного смещается в сторону B, сила, действующая на B, а также на A будет увеличиваться.

Страница № 119:

Ответ:

Нет, гравитационное поле не может быть векторно добавлено к электрическому полю.
Это потому, что для электрического воздействия одно или оба тела должны иметь некоторый общий заряд, а для гравитационного воздействия оба тела должны иметь некоторую массу.Кроме того, гравитационное поле — это слабая сила, а электрическое поле — сильная сила.

Страница № 119:

Ответ:

При чистке граммофонной пластинки на ее поверхности образуется заряд из-за трения. Этот заряд притягивает нейтральные частицы пыли за счет индукции.

Страница № 119:

Ответ:

Закон Кулона

гласит, что сила между двумя заряженными частицами определяется выражением
F = q1q24π∈0r2,
, где
q ₁ и q _{2 — это заряды на заряженных частицах
r = расстояние между заряженные частицы
∈0 = диэлектрическая проницаемость свободного пространства}

Согласно Закону суперпозиции, электростатические силы между двумя заряженными частицами не затрагиваются из-за наличия других зарядов.

Страница № 119:

Ответ:

4π — полный телесный угол. «Силовые линии 4π» — это просто способ заявить, что силовые линии проходят равномерно во всех направлениях от заряда.

Страница № 119:

Ответ:

В точке пересечения можно нарисовать две нормали. Также мы знаем, что силовые линии электрического поля перпендикулярны эквипотенциальной поверхности.Это означает, что в этой точке возможны два разных направления электрического поля, что физически невозможно. Следовательно, две эквипотенциальные поверхности не могут разрезать друг друга.

Страница № 119:

Ответ:

Если заряд поместить в состояние покоя в электрическом поле, его путь будет касательным к силовым линиям. Когда силовые линии электрического поля прямые, касательная к ним будет совпадать с линиями электрического поля, поэтому заряд будет двигаться только по ним. Когда силовые линии искривлены, заряд движется по касательной к ним.

Страница № 119:

Ответ:

Силовые электрические линии входят в заряд q ₁ ; Итак, отрицательно. С другой стороны, силовые линии берут начало от заряда q ₂ ; Итак, положительно. Если линии нарисованы пропорционально зарядам, то
q1q2 = 618⇒q1q2 = 13
6 строк входят q ₁ и 18 выходят из q ₂ .

Страница № 119:

Ответ:

Электростатическое поле — консервативное поле. Следовательно, работа, совершаемая электрическим полем, не зависит от пути, по которому проходит заряд. Это зависит только от положения заряда, из которого и в который был перемещен заряд.

Страница № 119:

Ответ:

Расстояние между двумя зарядами, образующими электрический диполь, должно быть небольшим по сравнению с расстоянием точки от центра диполя, в которой наблюдается влияние поля диполя.

Страница № 119:

Ответ:

Внешние электроны атома или молекулы в проводнике только слабо связаны с ним и могут свободно перемещаться по всему телу материала. С другой стороны, в изоляторах электроны тесно связаны со своими соответствующими атомами и не могут покинуть свои родительские атомы и перемещаться на большие расстояния.

Страница № 119:

Ответ:

Когда заряженный гребешок подносится к небольшому листу бумаги, он притягивает его за счет индукции.На бумаге есть распределение обвинений. Когда заряженная гребенка приближается к листам бумаги, на ближнем конце листов индуцируется противоположный заряд, так что заряженная гребенка притягивает противоположный заряд на ближнем конце бумаги и аналогично на дальнем конце. Чистый заряд на бумаге остается нулевым.

Страница № 119:

Ответ:

(c) E _A = E _C > E _B

Сгущение силовых линий электрического поля в точке показывает напряженность поля в этой точке. Чем теснее линии поля, тем больше будет напряженность поля. В точках A и C наблюдается равное скопление людей, а в точке B линии далеко друг от друга. Следовательно, E _A = E _C > E _B

Страница № 119:

Ответ:

(d) может увеличиваться или уменьшаться

Электрическая потенциальная энергия, E , между двумя зарядами, q ₁ и q ₂ , разделенные расстоянием, r, задается как
E = kq1q2r, где k = constant
По мере увеличения расстояния между зарядами энергия будет уменьшаться, если оба заряда имеют одинаковую природу.Но если заряды противоположно заряжены, энергия станет менее отрицательной и, следовательно, увеличится.

Страница № 119:

Ответ:

(a) увеличивается

Электрическая потенциальная энергия, E, положительного заряда, q, в потенциале, V , определяется как E = qV. Когда заряд перемещается из области с низким потенциалом в область с высоким потенциалом, то есть по мере увеличения V , E будет увеличиваться.

Страница № 120:

Ответ:

(d) уменьшается, затем увеличивается

Пусть расстояние между точками A и B составляет r .

Возьмем точку P на расстоянии x от точки A ( x < r ).

Электрический потенциал В в точке P из-за двух зарядов одинаковой величины q задается формулой
V = q4π∈0x + q4π∈0 (rx) ⇒V = qr4π∈0x (rx)
Теперь, дифференцируя V относительно x , получаем

dVdx = -qr (r-2x) 4π∈0x2 (rx) 2
Следовательно, x = r /2.
Можно заметить, что dVdx <0 для x < r /2. Таким образом, сначала снижается потенциал. При
x = r /2 потенциал минимален.
Поскольку dVdx> 0 для x > r /2, потенциал увеличивается после x = r /2.

Страница № 120:

Ответ:

(a) A

Потенциал, обусловленный зарядом, уменьшается в направлении электрического поля.Поскольку электрическое поле направлено вдоль положительной оси x, потенциал будет уменьшаться в этом направлении. Следовательно, потенциал минимален в точке ( a, 0).

Страница № 120:

Ответ:

(d) может незначительно увеличиваться или может незначительно уменьшаться

Если тело трется о другое тело, оно либо приобретет несколько электронов от другого тела и станет отрицательно заряженным, либо потеряет часть электронов другому телу и станет положительно заряженный.Прирост электронов незначительно увеличивает вес тела, а потеря электронов незначительно снижает его.

Страница № 120:

Ответ:

(a) всегда равен нулю

Электрический диполь состоит из двух равных и противоположных зарядов. Когда диполь находится в электрическом поле, на оба его заряда действуют равные и противоположные силы. Следовательно, результирующая результирующая сила на диполе равна нулю. Но чистый крутящий момент на диполе не равен нулю.

Страница № 120:

Ответ:

(c) W _A = W _B = W _C

Точки A, B и C лежат на одинаковом расстоянии от заряда q, т.е. лежат на эквипотенциальной поверхности. Таким образом, работа, выполненная при перемещении заряда с A на B ( W _AB ) или B на C ( W _BC ), равна нулю.
Следовательно, выполненная работа по приведению заряда от P к A = W _A ,
от P к B, W _B = W _A + W _AB = W _A
и от P до C, W _C = W _A + W _AB + W _BC = W _A

Следовательно, W _A = Вт _B = Вт _C

Страница № 120:

Ответ:

(a) ноль

Электростатическое поле является консервативным, и работа, совершаемая полем, является функцией состояния, т. е.е. это зависит только от начального и конечного положения заряда, но не от пути, по которому он идет. При совершении одного оборота заряд имеет одинаковое начальное и конечное положение. Следовательно, работа, совершаемая полем при вращении заряда за один полный оборот, равна нулю.

Страница № 120:

Ответ:

(а) Полный заряд Вселенной постоянен.

Согласно принципу сохранения заряда, чистая сумма положительного заряда минус чистая сумма отрицательного заряда во Вселенной всегда постоянна.Таким образом, общий заряд Вселенной постоянен. Общий положительный заряд Вселенной может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от общего увеличения или уменьшения отрицательного заряда. Это универсальный по своей природе принцип сохранения заряда.

Страница № 120:

Ответ:

(c) может увеличиваться, если заряд положительный.
(d) может уменьшаться, если заряд отрицательный.

Электрическое поле является векторной величиной.Электрическое поле в точке, создаваемое рядом точечных зарядов, представляет собой векторную сумму электрического поля, создаваемого отдельными зарядами. Итак, когда положительный заряд переносится в электрическое поле, электрическое поле из-за положительного заряда добавляется к уже существующему электрическому полю. Следовательно, электрическое поле увеличивается.
Когда отрицательный заряд переносится в электрическое поле, электрическое поле из-за отрицательного заряда вычитается из уже присутствующего электрического поля. Следовательно, электрическое поле уменьшается.

Страница № 120:

Ответ:

Ничего из вышеперечисленного.

Электрическое поле,
E = -dVdr, где В = электрический потенциал
Для E = 0, В должно быть постоянным.
Итак, когда E = 0, не обязательно, чтобы V было 0.
Следовательно, ни одно из вышеперечисленных отношений не означает правильного отношения.

Страница № 120:

Ответ:

(b) может быть равным 20 В · см ⁻¹
(c) может быть больше 20 В · см ⁻¹

Изменение электрического потенциала, d В = 40 В
Изменение длины, ∆r = −1−1 = −2 см
Электрическое поле,
E = -dVdr
⇒E = -40 V-2⇒E = 20 Vcm-1
Это значение электрического поля вдоль оси x.
Электрическое поле максимально в направлении, в котором потенциал уменьшается с максимальной скоростью. Но здесь направление, в котором потенциал уменьшается с максимальной скоростью, может быть или не совпадать с осью абсцисс. Из приведенной информации невозможно точно определить направление максимального снижения потенциала. Таким образом, E может быть больше 20 В / см в направлении максимального уменьшения потенциала.
Итак, электрическое поле в начале координат может быть не менее 20 В · см ^-1 .

Страница № 120:

Ответ:

(б) Разность потенциалов между двумя точками
(д) изменение потенциальной энергии системы двух зарядов

Потенциал и потенциальной энергии зависит от выбора опорной точки нулевого потенциала или нулевой потенциальной энергии. Но разница потенциала и энергии не зависит от выбора точки отсчета. Следовательно, правильные варианты: (b) и (d).

Страница № 120:

Ответ:

(d) Крутящий момент на диполе из-за поля может быть нулевым.
Крутящий момент, действующий на диполь, помещенный в электрическое поле,
τ = r × F = rFsinθ,
где θ — угол между силой F и плечом пары.
Итак, для θ = 0 или пи крутящий момент будет равен нулю. Следовательно, величина крутящего момента, действующего на диполь, зависит от ориентации диполя в данном электрическом поле.

Страница № 120:

Ответ:

(b) Величины сил будут равны.

Мы знаем:
F → = qE →

Для электрона и протона значение q будет одинаковым, но знак будет противоположным.
Следовательно, они будут испытывать силу, равную по величине, но противоположную по направлению.
Итак,
F → = qE → = ma → ⇒a → = qE → m

Так как электрон и протон имеют разные значения массы m , они будут иметь разные величины ускорения. Также они будут отличаться по направлению из-за противоположных знаков q .

Страница № 120:

Ответ:

(c) пропорционально r ²

Дано:
E∝r и V = 0 при r = 0
⇒ E = kr
Также E = -dVdr
∴ V = -∫Edr⇒V = -∫krdr⇒V = -kr22 + C
Используя условие, V = 0 при r = 0, мы получаем C = 0.
Следовательно,
V = -kr22⇒V ∝ r2

Страница № 121:

Ответ:

По закону Кулона,
F = 14πε0q1q2r2
⇒ε0 = 14πFq1q2r2
Использование [ F ] = [MLT ⁻² ]
[ r ] = [M ⁰ L ^{5 1
[ q ] = [M 0 L 0 T 1 A 1 ], получаем
[ε ₀ ] = [M −1 L −3 T 4 A 2 ]}

Страница № 121:

Ответ:

Дано:
q ₁ = q ₂ = q = 1. 0 C
Расстояние между зарядами, r = 2 км = 2 × 10 ³ м
По закону Кулона, электростатическая сила,
F = 14πε0q1q2r2
F = 9 × 109 × 1 × 12 × 1032 = 2,25 × 103 N

Пусть моя масса, м, будет 50 кг.
Вес моего тела, Вт = мг
⇒ W = 50 × 10 Н = 500 Н
Итак,
Вес моего тела Сила между зарядами = 5002,25 × 103 = 14,5
Итак, сила между зарядами равна В 4,5 раза больше моего тела.

Страница № 121:

Ответ:

Дано:
Величина зарядов, q ₁ = q ₂ = 1 C
Электростатическая сила между ними, F = Вес человека 50 кг = мг = 50 × 9.8 = 490 Н
Пусть требуется расстояние r .
По закону Кулона, электростатическая сила,
F = 14πε0q1q2r2⇒490 = 9 × 109 × 1 × 1r2⇒r2 = 9 × 109490

⇒r = 949 × 108 = 37 × 104 м = 4.