Co to są linie pola elektrycznego: właściwości i ich reprezentacja

Koncepcję Electric Field Lines wprowadził Michael Faraday, urodził się 22 września 1791 roku w Londynie i zmarł 25 sierpnia 1867 roku w Pałacu Hampton Court w Molesey. W wielu dziedzinach fizyki pola elektryczne są ważne, aw technologii elektrycznej pola te są praktycznie wykorzystywane. Za siłę przyciągania między elektronami a jądrem atomowym odpowiedzialne są pola elektryczne. Jednostką natężenia sygnału pola elektrycznego w układzie SI jest v / m (wolt na metr) oraz zmienne w czasie pola magnetyczne lub ładunki elektryczne, powstają pola elektryczne. Omówiono krótkie wyjaśnienie linii pola elektrycznego i reprezentację linii pola.

Co to są linie pola elektrycznego?

Definicja: Linia pola elektrycznego jest definiowana jako obszar, w którym ładunek elektryczny jest poddawany działaniu siły. Naładowane obiekty mogą być dodatnie lub ujemne, przeciwne ładunki przyciągają się i podobnie jak ładunki odpychają. Linie pola są wizualną reprezentacją pola elektrycznego wytworzonego przez pojedynczy ładunek lub grupę ładunków i jest w skrócie E-pole. Jest to koncepcja trójwymiarowa i dlatego nie można jej wizualizować z dużą dokładnością na płaszczyźnie. Litera E reprezentuje wektor pola elektrycznego i jest styczna do linii pola w każdym punkcie. Kierunek tych linii jest taki sam, jak kierunek wektora pola elektrycznego.

Natężenie pola elektrycznego spowodowane ładunkiem punktowym i grupą ładunków

Natężenie pola elektrycznego spowodowane ładunkami punktowymi można obliczyć stosując prawo Coulomba. Na poniższym rysunku pokazano natężenie pola elektrycznego spowodowane ładunkiem punktowym.

natężenie pola elektrycznego spowodowane ładunkiem punktowym

Zgodnie z prawem Coulomba siła „F” jest wyrażona jako

F = q * q₀/ 4Πε₀r^dwar ̂ ……………………… eq (1)

Natężenie pola elektrycznego spowodowane ładunkiem punktowym wyraża się jako.

E = F / q₀r ̂ ……………………. eq (2)

Podstawienie eq (1) w równaniu (2) da wyrażenie natężenia pola elektrycznego wraz z ładunkiem punktowym i test obciążenia

E = q * q₀/ 4Πε₀r^dwa* 1 / q_{0 r ̂}

E = q / 4Πε₀r^dwar ̂ ……………… eq (3)

Gdzie r ̂ jest wektorem jednostkowym

Równanie (3) przedstawia natężenie pola elektrycznego spowodowane ładunkiem punktowym wraz z ładunkiem punktowym i ładunkiem testowym. Natężenie pola elektrycznego od grupy ładunków pokazano na poniższym rysunku

natężenie-pola-elektrycznego-ze-względu-na-grupę-ładunków

Gdzie q _1,co_dwa,co_3,co_4,co_5,co₆………. co _n są opłaty i r_1,r_dwa,r_3,r_4,r_5,r₆………. r_n to odległości.

Natężenie pola elektrycznego od grupy ładunków w punkcie p jest podane wzorem

E = E.₁+ E._dwa+ E.₃+ E.₄+ ……… + E_n……………………. eq (4)

Jak wiemy, natężenie pola elektrycznego spowodowane ładunkiem punktowym jest wyrażone w powyższym równaniu (3), podobnie

JEST₁= q₁/ 4Πε₀r₁^dwar ̂₁

JEST_dwa= q_dwa/ 4Πε₀r_dwa^dwar ̂_dwa

JEST3= q₃/ 4Πε₀r₃^dwar ̂₃…………JESTn= q_n/ 4Πε₀r_n^dwar ̂_n

Zastępca E._1,JEST_dwa,JEST_3,JEST_4,………JEST_n otrzymają wartości w równaniu (4)

E = q₁/ 4Πε₀r₁^dwar ̂₁+ q_dwa/ 4Πε₀r_dwa^dwar ̂_dwa+ q₃/ 4Πε₀r₃^dwar ̂3+ ……… .. + qn/ 4Πε₀r_n^dwar ̂_n

E = 1 / 4Πε₀[co₁/ r₁^dwar ̂₁+ q_dwa/ r_dwa^dwar ̂_dwa+ q₃/ r₃^dwar₃̂ + ……… .. + q_n/ r_n^dwar ̂_n] …………………………. eq (5)

Równanie (5) przedstawia natężenie pola elektrycznego od grupy ładunków

Reprezentacja linii pola

Dla q> 0: Kiedy q jest większe od zera (q> 0), ładunek jest dodatni, a linie pola są skierowane promieniowo na zewnątrz. Linie pola dla q> 0 pokazano na poniższym rysunku.

linia-pola-elektrycznego-dla-ładunku-większego-od zera

Dla q<0: Kiedy q jest mniejsze od zera (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.

for-q-less-than-zero

W przeciwieństwie do opłat lub dipola: Przedstawienie linii pola dla różnych opłat lub dipol pokazano na poniższym rysunku.

linie-pola-elektrycznego-dla-niepodobnych-ładunków

Za podobne opłaty

Jeśli | q1 | = | q2 |: Jeśli opłata q₁i q_dwasą równe, punkt neutralny i natężenie pola są równe zeru dla podobnych ładunków i znajdują się w środku q₁i q_dwaopłaty.

opłata-q1-jest-równa-q2

Jeśli | q1 |> | q2 |: Jeśli opłata q₁jest większe niż q_dwa, przesunięcie punktu neutralnego „p” w kierunku ładunku q_dwamniejszej wielkości.

Jednolite pole elektryczne: W jednolitym polu elektrycznym linie pola zaczynają się od ładunku dodatniego i przechodzą do ładunku ujemnego. Linie pola są jednakowo oddalone, a linie są równoległe w jednolitym polu elektrycznym.

jednolite pole elektryczne

Nieruchomości

Właściwości linii pola elektrycznego są

• Linie pola zaczynają się od ładunku dodatniego i kończą się ładunkiem ujemnym
• Linie pola są ciągłe
• Linie pola nigdy się nie przecinają (powód: jeśli się przecinają, w miejscu, w którym nie jest to możliwe, pojawią się dwa kierunki pola elektrycznego)
• W obszarze silnego pola elektrycznego linie są bardzo blisko siebie, podczas gdy w obszarze słabego pola elektrycznego są daleko
• W obszarze jednorodnej linii pola elektrycznego występują równoodległe równoległe linie
• Linie pola są zawsze prostopadłe do powierzchni przewodnika

Zasady rysowania linii pola elektrycznego

Zasady rysowania linii pól to

• Dla danej grupy opłat punktowych linie pola zawsze pochodzą z ładunku dodatniego i kończą się ładunkiem ujemnym. W przypadku nadmiernej opłaty niektóre linie będą się rozpoczynać lub kończyć na czas nieokreślony.
  Na przykład na powyższym rysunku q₁jest większe niż q_dwa. Linie pochodzą z q_dwa, więc naładuj q_dwajest dodatnia i naładowana q₁niektóre linie pochodzą z nieskończenie daleka.
• Liczba narysowanych linii kończących się na ładunku ujemnym lub pozostawiających ładunek dodatni jest proporcjonalna do wielkości ładunku.
  Więc wyższy ładunek opuści więcej linii, jeśli jest to ładunek dodatni, lub zakończy się, jeśli jest to ładunek ujemny.
• Linie pola nigdy się nie przecinają

FAQ's

1). Jakie są rodzaje linii pola elektrycznego?

Jednorodne pole elektryczne i niejednorodne pole elektryczne to dwa typy linii pola elektrycznego. Mówi się, że linia pola jest jednorodnym polem elektrycznym, gdy pole elektryczne jest stałe, i mówi się, że jest niejednorodnym polem elektrycznym, gdy pole jest nieregularne w każdym punkcie.

2). Jak tworzysz pole elektryczne?

Stacjonarne ładunki wytwarzają pole elektryczne, a poruszające się ładunki - pole magnetyczne.

3). Jak powstaje pole elektryczne?

Pole elektryczne jest wytwarzane przez naładowane cząstki. W kierunku pola przyspieszają ładunki dodatnie, aw kierunku przeciwnym do pola przyspieszają ujemnie naładowane cząstki.

4). Jakie jest natężenie pola elektrycznego spowodowane ładunkami punktowymi?

Natężenie pola elektrycznego spowodowane ładunkiem punktowym wraz z ładunkiem punktowym i ładunkiem testowym wyraża się jako

E = q / 4Πε₀r^dwar ̂

Gdzie E to natężenie pola elektrycznego, r ̂ to wektor jednostkowy, a q to ładunek.

5). W jaki sposób linie pola elektrycznego wskazują natężenie pola?

Natężenie linii pola elektrycznego zależy od ładunku źródła, a pole elektryczne jest silne, gdy linie pola są blisko siebie.

W tym artykule, pole elektryczne omówiono intensywność ze względu na ładunek punktowy i grupę ładunków, reprezentację linii pola, właściwości linii pola oraz zasady rysowania linii pola elektrycznego. Oto pytanie do Ciebie, czym jest ładunek testowy i ładunek punktowy w polu elektrycznym?