Διαστατικός τύπος ηλεκτρικού πεδίου

Η ηλεκτρική δύναμη περιγράφηκε ως δύναμη χωρίς επαφή από τη μονάδα του στατικού ηλεκτρισμού. Οι ενέργειες που πραγματοποιήθηκαν σε απόσταση ονομάζονται δυνάμεις πεδίου. Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν αυτόν τον όρο για να εξηγήσουν τα φαινόμενα της δύναμης που εμφανίζεται απουσία φυσικής επαφής. Λόγω της παρουσίας οποιουδήποτε φορτίου, ο χώρος που περιβάλλει αυτό το φορτίο επηρεάζεται, δηλ. αναπτύσσεται ένα ηλεκτρικό πεδίο σε αυτόν τον χώρο. Έτσι, λόγω της παρουσίας της φόρτισης, οι άλλες γομώσεις αισθάνονται μια ασυνήθιστη αλλοίωση στο χώρο. Για παράδειγμα, ένα φορτισμένο μπαλόνι αισθάνεται μια αλλαγή λόγω της παρουσίας ενός μπαλονιού με αντίθετη φόρτιση, ακόμη και όταν δεν έρχονται σε άμεση επαφή.

Ηλεκτρικό πεδίο: 

Το ηλεκτρικό πεδίο έχει ως αποτέλεσμα στοργή για τα άλλα φορτία που βρίσκονται κοντά, προκαλώντας δύναμη σε αυτά.

Μια ηλεκτρική δύναμη που παρουσιάζεται ανά μονάδα φορτίου είναι γνωστή ως ηλεκτρικό πεδίο. Η ισχύς της δύναμης είναι ευθέως ανάλογη με το φορτίο. Το ηλεκτρικό πεδίο συμβολίζεται με E. 

Η έννοια του ηλεκτρικού πεδίου μας δίνει τη δυνατότητα να εισαγάγουμε φυσικά μεγέθη, να ποσοτικοποιήσουμε αυτά τα φαινόμενα, να συσχετίσουμε τις τιμές με μια μονάδα και να τις τοποθετήσουμε σε εξισώσεις για πρόβλεψη και ανάλυση.

Το μέγεθος του ηλεκτρικού πεδίου δίνεται από: 

E=Fq 

Πού, 

F=δύναμη που υφίσταται η φόρτιση 

και q =μέγεθος φορτίου σε Coulombs

Μέσα σε έναν φορτισμένο αγωγό, το ηλεκτρικό πεδίο είναι αμελητέο ή μηδενικό. Ο λόγος πίσω από αυτό είναι ότι τα φορτία που βρίσκονται ή τοποθετούνται στην επιφάνεια του αγωγού, είναι αντίθετα μεταξύ τους συμμετρικά και αθροίζονται στο μηδέν σε όλες τις θέσεις.

Επίσης, τα ηλεκτρικά πεδία ακολουθούν την αρχή της υπέρθεσης.

Αρχή υπέρθεσης

Αυτή η αρχή δηλώνει ότι για όλα τα γραμμικά συστήματα, η συνολική απόκριση σε πολλαπλά ερεθίσματα σε έναν δεδομένο τόπο και χρόνο είναι ίση με το άθροισμα των αποκρίσεων που θα ακολουθούσαν από κάθε ερέθισμα ξεχωριστά.

Ηλεκτρικό πεδίο λόγω σημειακής φόρτισης: 

Σε απόσταση r (σε m), το ηλεκτρικό πεδίο λόγω μικρού φορτίου Q (σε C) δίνεται από-

E=Q4r2

πού, 

=επιτρεπτότητα ελεύθερου χώρου

Η τιμή για την επιτρεπτότητα του ελεύθερου χώρου είναι 8.8510-12Fm-1

Μονάδα ηλεκτρικού πεδίου SI:

Η μονάδα SI του ηλεκτρικού πεδίου είναι Newton ανά κουλόμπ (NC-1)

1 Newton ανά κουλόμπ ισοδυναμεί με 1 βολτ ανά μέτρο.

1 NC-1=1 Vm-1

Τύπος διαστάσεων του ηλεκτρικού πεδίου:

Για οποιαδήποτε ποσότητα, ο τύπος διαστάσεων είναι η έκφραση που αντιπροσωπεύει τις δυνάμεις στις οποίες μπορούν να αυξηθούν οι θεμελιώδεις μονάδες για να ληφθεί η μία μονάδα της παραγόμενης ποσότητας.

Όπως γνωρίζουμε, η δύναμη του ηλεκτροστατικού σε ένα φορτίο q, τοποθετημένο σε ηλεκτρικό πεδίο εμφανίζεται ως:

F=qE

E=Fq

[E]=[Fq]=[MLT-2AT]

=[MLT-3A-1]

πού,

M=Μάζα

L=Μήκος

T=Time

A=Αμπέρ (ρεύμα)

Γραμμή ηλεκτρικού πεδίου

Οι επιστήμονες ανέπτυξαν την έννοια των γραμμών ηλεκτρικού πεδίου για να οπτικοποιήσουν το ηλεκτρικό πεδίο. Αυτές είναι φανταστικές γραμμές. Όπως γνωρίζουμε, ένα ηλεκτρικό πεδίο είναι ένα διανυσματικό μέγεθος, επομένως αυτές οι γραμμές ηλεκτρικού πεδίου χρησιμοποιούν το βέλος για να αναπαραστήσουν την κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου. Οι γραμμές ηλεκτρικού πεδίου ξεκινούν από το θετικό (+) φορτίο και τελειώνουν στο αρνητικό (-) φορτίο ή στο άπειρο.

Όσο μεγαλύτερη είναι η πυκνότητα των γραμμών ηλεκτρικού πεδίου, τόσο μεγαλύτερη θα είναι η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου.

Όταν οι γραμμές μαγνητικού και ηλεκτρικού πεδίου συνδυάζονται, σχηματίζουν το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.

Ιδιότητες των γραμμών ηλεκτρικού πεδίου:

1. Ποτέ δεν κόβουν το ένα το άλλο (αν κόβουν το ένα το άλλο, τότε θα υπάρχουν δύο κατευθύνσεις στο σημείο τομής, κάτι που είναι αδύνατο.)

2. Αυτές οι γραμμές πεδίου είναι κάθετες στο επιφανειακό φορτίο.

3. Αυτές οι γραμμές ηλεκτρικού πεδίου ξεκινούν ή τελειώνουν στο άπειρο εάν υπάρχει μόνο μία φόρτιση.

Τύποι ηλεκτρικών πεδίων:

Το ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να ταξινομηθεί σε δύο τύπους-

1. Ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο.

2. Μη ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο.

Ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο:

Όταν το μέγεθος του ηλεκτρικού πεδίου παραμένει σταθερό σε κάθε σημείο, το πεδίο ονομάζεται ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο.

Μέθοδος λήψης του ομοιόμορφου ηλεκτρικού πεδίου:Το ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να ληφθεί τοποθετώντας δύο αγωγούς παράλληλα. Η διαφορά δυναμικού μεταξύ των αγωγών παραμένει σταθερή σε κάθε σημείο.

Μη ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο:

Όταν το μέγεθος του ηλεκτρικού πεδίου είναι ακανόνιστο σε κάθε σημείο, αναφέρεται ως μη ομοιόμορφο ηλεκτρικό πεδίο. Το μέγεθος του ηλεκτρικού πεδίου είναι ανόμοιο σε διαφορετικά σημεία.

Συμπέρασμα

Ένα ηλεκτρικό πεδίο είναι μια ποσότητα που σχετίζεται με κάθε σημείο του χώρου όταν το φορτίο υπάρχει σε οποιαδήποτε μορφή. Σχεδιάζεται μια γραμμή εφαπτομένη στη γραμμή ηλεκτρικού πεδίου που αντιπροσωπεύει την κατεύθυνση του ηλεκτρικού πεδίου. Ο χώρος αλλοιώνεται ή επηρεάζεται από την παρουσία του φορτισμένου αντικειμένου. Εάν ένα άλλο φορτισμένο αντικείμενο εισέλθει στο χώρο και μετακινηθεί όλο και πιο βαθιά στο πεδίο, το αποτέλεσμα του πεδίου γίνεται πιο αισθητό. Το ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να θεωρηθεί παρόμοιο με το βαρυτικό πεδίο, που περιλαμβάνει δύναμη δράσης σε απόσταση. Επομένως τα ηλεκτρικά πεδία είναι σημαντικά σε πολλούς τομείς της φυσικής.