Når en ballon gnides mod en trøje, bliver ballonen ladet. På grund af denne ladning kan ballonen klæbe fast på vægge, men når den placeres ved siden af en anden ballon, der også er gniddet, vil den første ballon flyve i den modsatte retning.
Key Takeaways: Electric Field
- En elektrisk ladning er en egenskab ved stof, der får to genstande til at tiltrække eller afvise afhængigt af deres ladninger (positive eller negative).
- Et elektrisk felt er et område i rummet omkring en elektrisk ladet partikel eller genstand, hvori en elektrisk ladning vil føle kraft.
- Et elektrisk felt er en vektormængde og kan visualiseres som pile mod eller væk fra ladninger. Linjerne defineres som pegende radialt udad, væk fra en positiv afgift, eller radialt indad, mod en negativ ladning.
Dette fænomen er resultatet af en egenskab med stof kaldet elektrisk ladning. Elektriske ladninger producerer elektriske felter: områder i rummet omkring elektrisk ladede partikler eller genstande, hvor andre elektrisk ladede partikler eller genstande vil føle kraft.
Definition af elektrisk opladning
En elektrisk ladning, der enten kan være positiv eller negativ, er en egenskab ved materie, der får to genstande til at tiltrække eller afvise. Hvis objekterne er modsat ladede (positive-negative), tiltrækker de; hvis de er lignende opladede (positive-positive eller negative-negative), vil de skubbe.
Enheden med elektrisk ladning er coulomb, der er defineret som mængden af elektricitet, der transporteres af en elektrisk strøm af 1 ampere på 1 sekund.
atomer, som er de grundlæggende enheder i stof, er lavet af tre typer partikler: elektroner, neutroner, og protoner. Elektroner og protoner er selv elektrisk ladet og har henholdsvis en negativ og positiv ladning. Et neutron er ikke elektrisk ladet.
Mange genstande er elektrisk neutrale og har en samlet nettoladning på nul. Hvis der er et overskud af enten elektroner eller protoner, hvilket giver en nettoladning, der ikke er nul, betragtes objekterne som ladede.
En måde at kvantificere elektrisk ladning er ved at bruge konstanten e = 1,602 * 10-19 coulomb. Et elektron, som er den mindste størrelse af negativ elektrisk ladning, har en ladning på -1,602 * 10-19 coulomb. En proton, som er den mindste mængde af positiv elektrisk ladning, har en ladning på +1,602 * 10-19 coulomb. Således ville 10 elektroner have en ladning på -10 e, og 10 protoner ville have en ladning på +10 e.
Coulombs lov
Elektriske ladninger tiltrækker eller frastøder hinanden, fordi de udøver kræfter på hinanden. Kraften mellem to elektriske punktladninger - idealiserede ladninger, der er koncentreret på et punkt i rummet - er beskrevet af Coulombs lov. Coulombs lov hedder, at styrken eller størrelsen af styrken mellem to punktsladninger er proportional med størrelsen af ladningerne og omvendt proportional til afstanden mellem de to ladninger.
Matematisk er dette givet som:
F = (k | q1q2|) / R2
hvor q1 er ladningen for det første punktsladning, q2 er ladningen for det andet punktsladning, k = 8,988 * 109 nm2/ C2 er Coulombs konstante, og r er afstanden mellem to punktladninger.
Selvom der teknisk set ikke er nogen reelle punktladninger, er elektroner, protoner og andre partikler så små, at de kan være tilnærmede ved en punktafgift.
Elektrisk feltformel
En elektrisk ladning producerer et elektrisk felt, som er et område i rummet omkring en elektrisk ladet partikel eller genstand, hvori en elektrisk ladning vil føle kraft. Det elektriske felt findes på alle punkter i rummet og kan observeres ved at bringe en anden ladning ind i det elektriske felt. Imidlertid kan det elektriske felt tilnærmes til nul til praktiske formål, hvis ladningerne er langt nok fra hinanden.
Elektriske felter er en vektor mængde og kan visualiseres som pile mod eller væk fra ladninger. Linjerne defineres som pegende radialt udad, væk fra en positiv afgift, eller radialt indad, mod en negativ ladning.
Størrelsen af det elektriske felt gives med formlen E = F / q, hvor E er styrken af elektrisk felt, F er den elektriske kraft, og q er den testladning, der bruges til at "føle" det elektriske Mark.
Eksempel: Elektrisk felt med 2 punktsafgifter
For to punktsafgifter er F angivet ved Coulombs lov ovenfor.
- F = (k | q1q2|) / R2, hvor q2 er defineret som den tætteste karakter, der bruges til at "føle" det elektriske felt.
- Vi bruger derefter den elektriske feltformel til at få E = F / q2, da q2 er defineret som testladningen.
- Efter at have erstattet F, er E = (k | q1|) / R2.
Kilder
- Fitzpatrick, Richard. “Elektriske felter.” University of Texas i Austin, 2007.
- Lewandowski, Heather og Chuck Rogers. “Elektriske felter.” University of Colorado i Boulder, 2008.
- Richmond, Michael. “Elektrisk opladning og Coulombs lov.” Rochester Institute of Technology.