Ce sunt liniile de câmp electric: proprietăți și reprezentarea lor

Încercați Instrumentul Nostru Pentru Eliminarea Problemelor





Conceptul de Electric Field Lines a fost introdus de Michael Faraday, el s-a născut la 22 septembrie 1791 la Londra și a murit la 25 august 1867 la Palatul Hampton Court, Molesey. În multe domenii ale fizicii, câmpurile electrice sunt importante, iar în tehnologia electrică aceste câmpuri sunt exploatate practic. Forța atractivă dintre electroni și nucleul atomic, câmpurile electrice sunt responsabile. Unitatea SI a puterii semnalului câmpului electric este v / m (volt pe metru) și în funcție de câmpurile magnetice variabile în timp sau de sarcini electrice, se creează câmpurile electrice. Sunt discutate scurtele explicații ale liniilor electrice și reprezentarea liniilor de câmp.

Ce este liniile de câmp electric?

Definiție: O linie de câmp electric este definită ca o regiune în care o sarcină electrică experimentează o forță. Obiectele încărcate pot fi fie pozitive, fie negative, sarcinile opuse se atrag una pe cealaltă și asemenea sarcinilor se resping. Liniile de câmp sunt reprezentări vizuale ale câmpului electric creat de o singură încărcare sau un grup de încărcări și este abreviat ca câmp E. Acesta este un concept tridimensional și, prin urmare, nu poate fi vizualizat cu o foarte mare corectitudine într-un plan. Litera E reprezintă vectorul câmpului electric și este tangentă la linia câmpului din fiecare punct. Direcția acestor linii este aceeași cu direcția vectorului câmpului electric.




Intensitatea câmpului electric datorită încărcării punctuale și grupului de încărcare

Intensitatea câmpului electric datorită încărcărilor punctuale poate fi obținută utilizând legea lui Coulomb. Intensitatea câmpului electric datorită încărcării punctuale este prezentată în figura de mai jos.

Electric-Field-Intensity-due-to-Point-Charge

intensitatea câmpului electric-datorită încărcării punctuale



Conform legii lui Coulomb, forța „F” este exprimată ca

F = q * q0/ 4Πε0rDouăr ̂ ……………………… eq (1)

Intensitatea câmpului electric datorată unei sarcini punctuale este exprimată ca.


E = F / q0r ̂ ……………………. ech. (2)

Înlocuirea eq (1) în eq (2) va obține expresia intensității câmpului electric împreună cu încărcarea punctuală și test de sarcină

E = q * q0/ 4Πε0rDouă* 1 / q0 r ̂

E = q / 4Πε0rDouăr ̂ ……………… eq (3)

Unde r ̂ este vectorul unitar

O ecuație (3) este intensitatea câmpului electric datorată sarcinii punctuale, împreună cu sarcina punctuală și sarcina de testare. Intensitatea câmpului electric datorată grupului de sarcini este prezentată în figura de mai jos

Intensitatea câmpului electric-datorită-grupului-de-taxe

intensitatea câmpului electric-datorită-grupului-de-sarcini

Unde q 1,ceDouă,ce3,ce4,ce5,ce6……… ce n sunt acuzațiile și r1,rDouă,r3,r4,r5,r6……… rn sunt distanțele.

Intensitatea câmpului electric datorată grupului de sarcini din punctul p este dată de

E = E1+ EDouă+ E3+ E4+ ……… + En……………………. ech. (4)

După cum știm că intensitatea câmpului electric datorită sarcinii punctuale este exprimată în ecuația de mai sus (3), în mod similar

ESTE1= q1/ 4Πε0r1Douăr ̂1

ESTEDouă= qDouă/ 4Πε0rDouăDouăr ̂Două

ESTE3= q3/ 4Πε0r3Douăr ̂3…………ESTEn= qn/ 4Πε0rnDouăr ̂n

Înlocuitor E1,ESTEDouă,ESTE3,ESTE4,………ESTEn valorile din eq (4) vor primi

E = q1/ 4Πε0r1Douăr ̂1+ qDouă/ 4Πε0rDouăDouăr ̂Două+ q3/ 4Πε0r3Douăr ̂3+ ……… .. + qn/ 4Πε0rnDouăr ̂n

E = 1 / 4Πε0[ce1/ r1Douăr ̂1+ qDouă/ rDouăDouăr ̂Două+ q3/ r3Douăr3̂ + ……… .. + qn/ rnDouăr ̂n] …………………………. ech. (5)

O ecuație (5) este intensitatea câmpului electric datorată grupului de sarcini

Reprezentarea liniilor de câmp

Pentru q> 0: Când q este mai mare decât zero (q> 0), sarcina este pozitivă și liniile de câmp sunt radial exterioare. Liniile de câmp pentru q> 0 sunt prezentate în figura de mai jos.

Încărcare-mai mare-decât-zero

linie de câmp electric pentru încărcare mai mare decât zero

Pentru q<0: Când q este mai mic decât zero (q<0), the charge is negative and the field lines are radially inward. The field lines for q<0 are shown in the below figure.

Pentru-Q-Mai puțin-decât-zero

pentru-q-mai puțin-decât-zero

Spre deosebire de Taxe sau Dipol: Reprezentarea liniilor de câmp pentru sarcini diferite sau dipol este prezentat în figura de mai jos.

linii-de-câmp-electrice-pentru-diferit-de-sarcini

linii-de-câmp-electrice-pentru-diferit-de-sarcini

Pentru taxe similare

Dacă | q1 | = | q2 |: Dacă încărcați q1și qDouăsunt egale, punctul neutru și intensitatea câmpului sunt zero pentru sarcini similare și se află în centrul q1și qDouătaxe.

încărcare-q1-este-egală-cu-q2

încărcare-q1-este-egală-cu-q2

Dacă | q1 |> | q2 |: Dacă încărcați q1este mai mare decât qDouă, punctul neutru „p” se deplasează spre sarcina qDouăde magnitudine mai mică.

Câmp electric uniform: În câmpul electric uniform liniile de câmp încep de la sarcina pozitivă și trec la sarcina negativă. Liniile de câmp sunt echidistante, iar liniile sunt paralele în câmpul electric uniform.

câmp electric-uniform

câmp electric-uniform

Proprietăți

Proprietățile liniilor de câmp electric sunt

  • Liniile de câmp încep de la încărcarea pozitivă și se termină la sarcina negativă
  • Liniile de câmp sunt continue
  • Liniile de câmp nu se intersectează niciodată (Motiv: Dacă se intersectează, vor exista două direcții ale unui câmp electric în punctul care nu este posibil)
  • În regiunea câmpului electric puternic, liniile sunt foarte apropiate unele de altele, în timp ce în regiunea câmpului electric slab liniile sunt departe
  • În regiunea liniei uniforme a câmpului electric, există linii paralele echidistante
  • Liniile de câmp sunt întotdeauna normale la suprafața conductorului

Reguli pentru trasarea liniilor de câmp electric

Regulile pentru trasarea liniilor de câmp sunt

  • Pentru un grup dat de sarcini punctuale, liniile de câmp provin întotdeauna din sarcina pozitivă și se termină cu o sarcină negativă. În cazul în care există o sarcină în exces, atunci unele linii vor începe sau se vor termina la nesfârșit.
    De exemplu, în figura de mai sus q1este mai mare decât qDouă. Liniile provin din qDouă, deci încărcați qDouăeste pozitiv și în sarcina q1unele linii vin din infinit de departe.
  • Numărul de linii trasate care se termină pe o sarcină negativă sau care lasă o sarcină pozitivă este proporțional cu magnitudinea sarcinii.
    Deci, cu o încărcare mai mare, mai multe linii vor pleca de la ea dacă este o sarcină pozitivă sau se vor termina în ea dacă este o sarcină negativă.
  • Liniile câmpului nu se încrucișează niciodată

Întrebări frecvente

1). Care sunt tipurile de linii de câmp electric?

Câmpul electric uniform și câmpul electric neuniform sunt cele două tipuri de linii de câmp electric. Se spune că linia de câmp este un câmp electric uniform atunci când câmpul electric este constant și se spune că este un câmp electric neuniform când câmpul este neregulat în fiecare punct.

2). Cum faci un câmp electric?

Prin sarcinile staționare se produce câmpul electric, iar prin sarcinile în mișcare se produce câmpul magnetic.

3). Cum se produce câmpul electric?

Câmpul electric este produs de particulele încărcate. În direcția câmpului, sarcinile pozitive se accelerează și în direcția opusă câmpului, particulele încărcate negativ sunt accelerate.

4). Ce este intensitatea câmpului electric datorită încărcărilor punctuale?

Intensitatea câmpului electric datorată încărcării punctuale împreună cu sarcina punctuală și sarcina de testare este exprimată ca

E = q / 4Πε0rDouăr ̂

Unde E este intensitatea câmpului electric, r ̂ este vectorul unitar și q este sarcina.

5). Cum indică liniile câmpului electric puterea câmpului?

Puterea liniilor de câmp electric depinde de încărcarea sursei, iar câmpul electric este puternic atunci când liniile de câmp sunt apropiate.

În acest articol, câmp electric sunt discutate intensitatea datorată sarcinii punctuale și grupului de sarcină, reprezentarea liniilor de câmp, a proprietăților liniilor de câmp și a regulilor pentru trasarea liniilor de câmp electric. Iată o întrebare pentru dvs., ce este o încărcare de test și o încărcare punctuală într-un câmp electric?