كيفية إيجاد شدة المجال الكهربائي عند النقطة بين الشحنات: شرح مفصل

في فيزياء الكهرباء الساكنة ، أحد المفاهيم المهمة هو مفهوم المجال الكهربائي. يصف المجال الكهربائي تأثير الشحنات الكهربائية على الشحنات الأخرى في بيئتها. شدة المجال الكهربائي هي كمية متجهة تشير إلى القوة التي يعمل بها المجال الكهربائي على شحنة موجبة واحدة عند نقطة معينة في الفضاء.

عندما نتعامل مع عدة شحنات ، يصبح من الضروري تحديد شدة المجال الكهربائي عند النقطة بينهما. للقيام بذلك ، يمكننا استخدام مبدأ التراكب. وهو يتألف من حقيقة أن إجمالي المجال الكهربائي عند نقطة ما يساوي مجموع المتجه للحقول التي تم إنشاؤها بواسطة كل شحنة على حدة.

لإيجاد شدة المجال الكهربائي عند نقطة بين الشحنات ، من الضروري معرفة حجمها والمسافة بينها. بالإضافة إلى ذلك ، من المهم أيضا تحديد اتجاه متجه شدة المجال الكهربائي. ذلك يعتمد على علامات التهم وموقعها النسبي. إذا كانت الشحنات من نفس العلامة ، فإن اتجاه متجه التوتر سيشير إلى تنافر الشحنات ، وإذا كانت الشحنات ذات علامة مختلفة ، فإن الاتجاه سيشير إلى التجاذب بينهما.

1. تحديد شدة المجال الكهربائي عند نقطة ما
2. كيفية جعل الحسابات?
3. نختار صيغة الحساب
4. مثال الحساب
5. سؤال وجواب
6. كيفية العثور على شدة المجال الكهربائي الناشئة عند نقطة بين شحنتين?
7. هل من الممكن استخدام قانون كولوم لحساب شدة المجال الكهربائي عند نقطة بين شحنتين?
8. كيفية تحديد اتجاه شدة المجال الكهربائي عند نقطة بين شحنتين?
9. ما هي العوامل الأخرى التي يمكن أن تؤثر على شدة المجال الكهربائي عند النقطة بين الشحنات, بخلاف حجم الشحنات والمسافة بينهما?

تحديد شدة المجال الكهربائي عند نقطة ما

شدة المجال الكهربائي هي كمية فيزيائية متجهة تميز القوة التي يعمل بها المجال الكهربائي على شحنة موجبة واحدة عند نقطة معينة في الفضاء.

لتحديد شدة المجال الكهربائي عند النقطة بين الشحنات ، من الضروري معرفة قيم الشحنات وبعدها عن بعضها البعض. يمكن حساب شدة المجال الكهربائي باستخدام قانون كولوم.

ينص قانون كولوم على أن قوة التفاعل بين شحنتين نقطتين تتناسب طرديا مع ناتج هذه الشحنات وتتناسب عكسيا مع مربع المسافة بينهما.

الصيغة الرياضية لتحديد شدة المجال الكهربائي عند نقطة في حالة شحنتين هي كما يلي:

يتم التعبير عن شدة المجال الكهربائي بواسطة الصيغة:

ه = (ك * ف1 * ف2) / ص2

أين ك هو الثابت الكهروستاتيكي ، والذي له قيمة تساوي تقريبا 8.99 * 109 ن * م2 / كل2.

وبالتالي ، من أجل تحديد شدة المجال الكهربائي عند النقطة بين الشحنات ، من الضروري استبدال قيم الشحنات والمسافات في الصيغة المحددة ، مع مراعاة وحدات القياس.

كيفية جعل الحسابات?

لحساب شدة المجال الكهربائي عند النقطة بين الشحنات ، يجب تنفيذ الخطوات التالية:

1. تحديد قيم الرسوم ، والمسافة بينها وبين ثابت الثابت الكهربائي.
2. باستخدام صيغة شدة المجال الكهربائي ، احسب مقدار التوتر على المحور بين الشحنات.
3. إذا لزم الأمر ، احسب حجم توتر المكون على المحور العمودي بين الشحنات.
4. حدد عنصر التوتر السائد في نقطة معينة.

صيغة حساب شدة المجال الكهربائي بين شحنتين هي:

ه = ك * (س1 / ص1^2-س2 / ص2^2)

أين:

E

هو المجال الكهربائي

القوة ك

هو ثابت الثابت الكهربائي

س 1 ، س 2

- قيم الرسوم

ر1 ، ر2

- المسافة من كل شحنة إلى النقطة التي يتم فيها حساب الجهد

إذا كانت الشحنات على المحور ، فإن قيم ر1 و ر2 ستكون مساوية للمسافة بين الشحنات والمسافة من الشحنات إلى النقطة ، على التوالي.

في الحالة التي تكون فيها الشحنات على محاور مختلفة ، من الضروري تحليل متجهات الشدة إلى مكونات وحساب قيمها بشكل منفصل.

بعد إجراء جميع الحسابات ، من الممكن تحديد أي نقطة بين الشحنات سيكون لشدة المجال الكهربائي حجم واتجاه أكبر.

نختار صيغة الحساب

لحساب شدة المجال الكهربائي عند النقطة بين الشحنات ، نحتاج إلى إيجاد صيغة مناسبة. سيسمح لنا ذلك بتحديد القوة التي يعمل بها المجال الكهربائي على الشحنة عند نقطة معينة.

للقيام بذلك ، يمكننا استخدام صيغة تستند إلى قانون كولوم ، والتي تنص على أن قوة التفاعل لشحنتين نقطتين تتناسب مع مقاديرها وتتناسب عكسيا مع مربع المسافة بينهما:

و = ك * (/س1 / * / س2/) / ص^2

أين:

• و هي قوة التفاعل بين الشحنات;
• ك هو ثابت كولوم ، وقيمته حوالي 9 * 10^9 ن * م^2 / كوالا لمبور^2;
• / س 1 / و / س 2 / هي قيم الرسوم;
• ص هي المسافة بين الشحنات.

يمكننا الآن تطبيق هذه الصيغة لحساب شدة المجال الكهربائي عند النقطة الواقعة بين الشحنات. شدة المجال الكهربائي عند نقطة معينة تساوي القوة المؤثرة على الشحنة مقسومة على قيمة هذه الشحنة:

ه = و| / ف /

أين ه هي شدة المجال الكهربائي ، و هي قوة التفاعل بين الشحنات و / س / هي مقدار الشحنة التي يعمل عليها هذا المجال.

وبالتالي ، باستخدام صيغة قوة التفاعل وصيغة شدة المجال الكهربائي ، سنكون قادرين على تحديد القيمة المطلوبة عند نقطة معينة.

مثال الحساب

تخيل أن لدينا شحنتين نقطتين: شحنة موجبة س1 = 3 مل وشحنة سالبة س2 = -2 دولار. علينا إيجاد شدة المجال الكهربائي عند النقطة الواقعة بين هذه الشحنات.

1. دعنا نحدد الموضع والمسافة بين الشحنات. دع الشحنة س1 يكون موجودا عند النقطة أ ، والشحنة س2 عند النقطة ب. المسافة بين النقطة أ و ب يشار إليها باسم د.
2. باستخدام قانون كولوم ، سنجد قوة التفاعل بين الشحنات.

صيغة إيجاد قوة التفاعل بين شحنتين نقطتين هي:

و = (ك * / س1 / * / س2/) / (د^2)

أين و هي قوة التفاعل ، ف1 و ف2 هي القيم المطلقة للشحنات ، ك هو ثابت كولوم (ك 9 9 * 10^9 ن* م^2 / كوالا لمبور^2) ، د هي المسافة بين الشحنات.

في مثالنا:

و = (9 * 10^9 ن * م^2 / كوالا لمبور^2) * / 3 دولار / * / -2 دولار / / (د^2)

نستخدم وحدات قيم الشحنات ، لأن حجم القوة لا يعتمد على علامتها.

3. لإيجاد شدة المجال الكهربائي عند النقطة بين الشحنات ، اقسم القوة على مقدار الشحنة. صيغة الحساب هي:

ه = و / / ف 1|

4. استبدل القيم:

ه = [(9 * 10^9 ن * م^2 / كوالا لمبور^2) * / 3 مركز عملائي / * / -2 مركز عملائي / / (د^2)] / / 3 مركز عملائي|

5. سنقوم بإجراء الحساب عدديا ، واستبدال قيم محددة. دع المسافة بين الشحنات تكون 0.5 متر.

ه = [(9 * 10^9 ن * م^2 / كوالا لمبور^2) * (3 * 10^-6 الكلور) * (2 * 10^-6 الكلور) / (0.5 م)^2] / (3 * 10^-6 كوالا لمبور)

نقوم بإجراء العمليات الحسابية اللازمة:

ه = (54 * 10^3 م / كوالا لمبور) / (3 * 10^-6 كوالا لمبور)

تقليل وحدات القياس:

ه = 18 * 10^6 م / كوالا لمبور

وهكذا ، عند النقطة بين الشحنات ، تكون شدة المجال الكهربائي 18 * 10^6 م/كوالا لمبور.

لاحظ أنه في هذا المثال ، تم استخدام نموذج مبسط بناء على رسوم النقاط وافتراض أن بعدها عن بعضها البعض كبير نسبيا مقارنة بحجمها.

سؤال وجواب

كيفية العثور على شدة المجال الكهربائي الناشئة عند نقطة بين شحنتين?

لإيجاد شدة المجال الكهربائي عند نقطة بين شحنتين ، تحتاج إلى حساب القوة التي تعمل بها كل شحنة على هذه النقطة ، ثم إضافة هذه القوى المتجهة والقسمة على الشحنة التجريبية (الموجبة) الموضوعة في هذه المرحلة. إذا كان هناك أكثر من شحنتين في نقطة معينة ، فسيكون مجموع كل متجهات المجال الكهربائي مساويا لمجموع المتجه لجميع القوى المؤثرة على هذه النقطة من جانب الشحنات.

هل من الممكن استخدام قانون كولوم لحساب شدة المجال الكهربائي عند نقطة بين شحنتين?

يسمح لك قانون كولوم بحساب قوة التفاعل بين شحنتين ، ولكن لتحديد شدة المجال الكهربائي عند نقطة بين هذه الشحنات ، تحتاج إلى استخدام طريقة أخرى. من الضروري حساب القوة التي تعمل بها كل شحنة في هذه النقطة ، ثم إضافة هذه القوى المتجهة وقسمها على الشحنة التجريبية الموضوعة في هذه المرحلة.

كيفية تحديد اتجاه شدة المجال الكهربائي عند نقطة بين شحنتين?

يعتمد اتجاه شدة المجال الكهربائي عند نقطة بين شحنتين على إيجابية أو سلبية الشحنات وموقع هذه الشحنات بالنسبة لنقطة معينة. إذا كانت هناك شحنة موجبة عند نقطة معينة ، فسيتم توجيه شدة المجال الكهربائي من الشحنة الموجبة إلى الشحنة السالبة. إذا كانت هناك شحنة سالبة عند نقطة معينة ، فسيتم توجيه شدة المجال الكهربائي من الشحنة السالبة إلى الشحنة الموجبة.

ما هي العوامل الأخرى التي يمكن أن تؤثر على شدة المجال الكهربائي عند النقطة بين الشحنات, بخلاف حجم الشحنات والمسافة بينهما?

بالإضافة إلى حجم الشحنات والمسافة بينها ، يمكن أن تتأثر شدة المجال الكهربائي عند النقطة بين الشحنات بعوامل أخرى مثل ثابت العزل الكهربائي للوسط ، والكثافة النسبية للمساحة الكهربائية ووجود شحنات أخرى في المنطقة المحيطة. يمكن لهذه العوامل تغيير حجم واتجاه شدة المجال الكهربائي عند نقطة معينة.