Telah lama diketahui bahwa muatan listrik tidak saling mempengaruhi secara langsung. Di ruang yang mengelilingi semua benda bermuatan, aksi diamati medan listrik. Dengan demikian, terjadi interaksi antar medan di sekitar muatan. Setiap medan mempunyai kekuatan tertentu yang mempengaruhi muatan. Kemampuan ini merupakan ciri utama setiap orang.
Penentuan parameter medan listrik
Studi tentang medan listrik yang terletak di sekitar benda bermuatan dilakukan dengan menggunakan apa yang disebut muatan uji. Biasanya ini adalah biaya poin, yang besarnya sangat kecil dan sama sekali tidak dapat mempengaruhi muatan utama yang diteliti.
Untuk lebih lanjut definisi yang tepat parameter kuantitatif medan listrik, nilai khusus ditetapkan. Ini karakteristik kekuatan mendapat namanya dari bentuk kuat medan listriknya.
Kekuatan medan adalah besaran fisis yang stabil. Nilainya sama dengan rasio kuat medan yang bekerja pada muatan uji positif yang terletak pada titik tertentu dalam ruang dengan nilai muatan uji tersebut.
Vektor tegangan merupakan ciri utama
Ciri utama intensitas adalah vektor intensitas medan listrik. Dengan demikian, karakteristik ini adalah besaran fisis vektor. Kapan pun titik spasial, vektor tegangan diarahkan ke arah yang sama dengan gaya yang bekerja 
berdampak pada muatan tes positif. Biaya stasioner, yang tidak berubah seiring waktu, memiliki medan listrik elektrostatis.
Dalam kasus ketika medan listrik yang diciptakan oleh beberapa benda bermuatan sekaligus dipelajari, maka medan listrik tersebut kekuatan keseluruhan akan terdiri dari jumlah geometri gaya masing-masing benda bermuatan yang bekerja pada muatan uji.
Oleh karena itu, vektor kuat medan listrik terdiri dari jumlah total vektor kekuatan semua medan yang diciptakan oleh muatan individu di setiap titik.
Garis medan listrik mewakili representasi grafis visualnya. Vektor tegangan pada setiap titik diarahkan terhadap garis singgung yang terletak terhadap garis-garis gaya. Banyaknya saluran listrik sebanding dengan besarnya vektor kuat medan listrik.
Aliran vektor tegangan
1 .Dua jenis muatan listrik dan sifat-sifatnya. Yang terkecil tidak dapat dibagi muatan listrik. Hukum kekekalan muatan listrik. hukum Coulomb. Satuan biaya. Medan elektrostatis. Metode deteksi lapangan. Ketegangan sebagai ciri khasnya
medan elektrostatis - . Vektor tegangan, arahnya.
Kuat medan listrik suatu muatan titik. Unit ketegangan. Prinsip superposisi bidang.
Muatan listrik
kuantitasnya invarian, yaitu tidak bergantung pada kerangka acuan, dan oleh karena itu tidak bergantung pada apakah muatan bergerak atau diam.
dua macam (tipe) muatan listrik : : muatan positif dan muatan negatif.
Secara eksperimental telah ditetapkan bahwa muatan yang sejenis akan tolak menolak, dan muatan yang tidak sejenis akan tarik menarik.
Benda yang netral secara listrik harus mempunyai jumlah muatan positif dan negatif yang sama, tetapi distribusinya ke seluruh volume benda harus seragam. Hukum kekekalan el. mengenakan biaya jumlah aljabar listrik. muatan sistem tertutup (sistem yang tidak bertukar muatan dengan panas luar) tetap tidak berubah, tidak peduli proses apa yang terjadi dalam sistem ini. -19 Elek. muatan tidak tercipta dan timbul secara spontan, hanya dapat dipisahkan dan dipindahkan dari satu benda ke benda lain. Ada muatan terkecil disebut muatan dasar -
ini adalah muatan yang dimiliki sebuah elektron dan muatan pada benda tersebut adalah kelipatan dari muatan dasar ini: e=1.6*10 Kl g adalah jarak antara muatan q 1 dan q 2, k adalah koefisien proporsionalitas, tergantung pada pilihan sistem satuan fisika.
m/F, a =8,85*10 -12 F/m - konstanta dielektrik
Muatan titik harus dipahami sebagai muatan yang terkonsentrasi pada benda yang dimensi liniernya kecil dibandingkan dengan jarak antara benda tersebut.
Dalam hal ini, muatan diukur dalam coulomb - jumlah listrik yang mengalir penampang konduktor dalam satu detik pada arus 1 ampere.
Gaya F diarahkan sepanjang garis lurus yang menghubungkan muatan-muatan, yaitu. adalah kekuatan pusat dan sesuai dengan daya tarik (F<0) в случае разноименных зарядов и отталкиванию (F>0) dalam hal dakwaan dengan nama yang sama. Kekuatan ini disebut gaya Coulomb.
Penelitian Faraday selanjutnya menunjukkan hal itu interaksi listrik antara benda-benda bermuatan bergantung pada sifat-sifat medium di mana interaksi ini terjadi.
Tujuan pelajaran: berikan konsep kuat medan listrik dan definisinya di setiap titik medan.
Tujuan pelajaran:
- pembentukan konsep kuat medan listrik; memberikan gambaran tentang garis ketegangan dan representasi grafis medan listrik;
- ajari siswa untuk menerapkan rumus E=kq/r 2 dalam menyelesaikan masalah sederhana menghitung tegangan.
Medan listrik adalah bentuk khusus materi, yang keberadaannya hanya dapat dinilai dari tindakannya. Telah dibuktikan secara eksperimental bahwa ada dua jenis muatan yang di sekelilingnya terdapat medan listrik yang dicirikan oleh garis-garis gaya.
Saat menggambarkan medan secara grafis, perlu diingat bahwa garis kuat medan listrik:
- jangan bersinggungan satu sama lain di mana pun;
- mulai muatan positif(atau di tak terhingga) dan ujungnya di negatif (atau tak terhingga), yaitu garis terbuka;
- antar muatan tidak terputus di mana pun.
Gambar.1
Garis muatan positif:
Gambar.2
Garis muatan negatif:
Gambar.3
Garis-garis medan muatan yang saling berinteraksi dengan nama yang sama:
Gambar.4
Garis-garis medan dari muatan-muatan yang berbeda berinteraksi:
Gambar.5
Sifat kuat medan listrik adalah intensitas yang dilambangkan dengan huruf E dan mempunyai satuan besaran atau. Ketegangannya adalah besaran vektor, karena ditentukan oleh rasio gaya Coulomb dengan nilai satuan muatan positif
Sebagai hasil dari transformasi rumus hukum Coulomb dan rumus intensitas, kita mempunyai ketergantungan kuat medan pada jarak yang ditentukan relatif terhadap muatan tertentu.
Di mana: k– koefisien proporsionalitas, yang nilainya bergantung pada pilihan satuan muatan listrik.
Dalam sistem SI 
Nm 2 / Kl 2,
dimana ε 0 adalah konstanta listrik sebesar 8,85·10 -12 C 2 /N m 2 ;
q – muatan listrik (C);
r adalah jarak dari muatan ke titik di mana tegangan ditentukan.
Arah vektor tegangan bertepatan dengan arah gaya Coulomb.
Medan listrik yang kuatnya sama di semua titik dalam ruang disebut seragam. DI DALAM wilayah terbatas ruang, medan listrik dapat dianggap kira-kira seragam jika kuat medan di dalam wilayah ini sedikit berubah.
Kekuatan medan total dari beberapa muatan yang berinteraksi akan sama dengan jumlah geometris vektor tegangan, yang merupakan prinsip superposisi medan:
Mari kita perhatikan beberapa kasus penentuan ketegangan.
1. Biarkan dua muatan yang berlawanan berinteraksi. Mari kita letakkan sebuah titik muatan positif di antara keduanya, maka pada titik ini akan ada dua vektor tegangan yang arahnya sama:
Menurut prinsip superposisi medan, kuat medan total pada suatu titik tertentu sama dengan jumlah geometri vektor kuat E 31 dan E 32.
Ketegangan pada suatu titik tertentu ditentukan dengan rumus:
E = kq 1 /x 2 + kq 2 /(r – x) 2
dimana: r – jarak antara muatan pertama dan kedua;
x adalah jarak antara muatan pertama dan muatan titik.
Gambar.6
2. Pertimbangkan kasus ketika perlu mencari tegangan pada suatu titik yang berjarak a dari muatan kedua. Jika kita memperhitungkan bahwa medan muatan pertama lebih besar daripada medan muatan kedua, maka intensitas pada suatu titik tertentu dalam medan tersebut sama dengan beda geometri intensitas E 31 dan E 32.
Rumus tegangan pada suatu titik tertentu adalah:
E = kq1/(r + a) 2 – kq 2 /a 2
Dimana: r – jarak antar muatan yang berinteraksi;
a adalah jarak antara muatan kedua dan muatan titik.
Gambar.7
3. Perhatikan contoh ketika perlu menentukan kuat medan pada jarak tertentu dari muatan pertama dan kedua, di dalam hal ini pada jarak r dari muatan pertama dan pada jarak b dari muatan kedua. Karena muatan yang sejenis tolak menolak, dan muatan yang berbeda tarik menarik, kita mempunyai dua vektor tegangan yang berasal dari satu titik, maka untuk menjumlahkannya kita dapat menerapkan metode ini; sudut berlawanan dari jajar genjang akan menjadi vektor tegangan total. Jumlah aljabar kami menemukan vektor dari teorema Pythagoras:
E = (E 31 2 + E 32 2) 1/2
Karena itu:
E = ((kq 1 /r 2) 2 + (kq 2 /b 2) 2) 1/2
Gambar.8
Berdasarkan pekerjaan ini, maka intensitas di setiap titik dalam medan dapat ditentukan dengan mengetahui besarnya muatan yang berinteraksi, jarak setiap muatan ke suatu titik tertentu, dan konstanta listrik.
4. Memperkuat topik.
Uji kerja.
Opsi #1.
1. Lanjutkan kalimat: “elektrostatika adalah...
2. Lanjutkan kalimat: medan listrik adalah….
3. Bagaimana mereka diarahkan saluran listrik ketegangan tuduhan ini?
4. Tentukan tanda-tanda muatan:
Tugas pekerjaan rumah:
1. Dua muatan q 1 = +3·10 -7 C dan q 2 = −2·10 -7 C berada dalam ruang hampa dengan jarak 0,2 m satu sama lain. Tentukan kuat medan di titik C yang terletak pada garis yang menghubungkan muatan-muatan tersebut, pada jarak 0,05 m di sebelah kanan muatan q 2.
2. Pada suatu titik tertentu di medan, muatan sebesar 5.10 -9 C dikenai gaya sebesar 3.10 -4 N. Tentukan kuat medan pada titik tersebut dan tentukan besar muatan yang menimbulkan medan tersebut jika titik tersebut berjarak 0,1 m darinya.
instruksi
Jika berada dalam medan listrik, biaya dibuat Q, masukkan muatan lain Q0, maka muatan tersebut akan bekerja dengan gaya tertentu. Ini disebut kuat medan listrik E. Ini adalah rasio gaya F yang bekerja pada muatan listrik positif Q0 pada titik tertentu dalam ruang dengan nilai muatan ini: E = F/Q0.
Tergantung pada titik tertentu ruang, nilai kuat medan E dapat berubah, yang dinyatakan dengan rumus E = E (x, y, z, t). Oleh karena itu, kuat medan listrik adalah vektor besaran fisis.
Karena kuat medan bergantung pada gaya yang bekerja pada suatu muatan titik, maka vektor kuat medan listrik E sama dengan vektor gaya F. Menurut hukum Coulomb, gaya yang berinteraksi dengan dua partikel bermuatan dalam ruang hampa diarahkan sepanjang arah. yang menghubungkan biaya-biaya ini.
Video tentang topik tersebut
Objek aljabar vektor adalah ruas garis lurus yang mempunyai arah dan panjang yang disebut modul. Untuk menentukan modul vektor, harus dihapus akar kuadrat dari besaran yang mewakili jumlah kuadrat proyeksinya pada sumbu koordinat.
instruksi
Vektor dicirikan oleh dua sifat dasar: panjang dan arah. Panjang vektor atau norma dan mewakili nilai skalar, jarak dari titik awal ke titik akhir. Keduanya digunakan untuk mewakili berbagai tindakan secara grafis, misalnya. kekuatan fisik, gerakan partikel elementer dll.
Lokasi vektor dalam dua dimensi atau ruang tiga dimensi tidak mempengaruhi propertinya. Namun, jika Anda memindahkannya ke tempat lain, hanya koordinat ujungnya yang akan berubah modul dan arahnya akan tetap sama. Independensi ini memungkinkan penggunaan aljabar vektor dalam berbagai perhitungan, misalnya sudut antara garis spasial dan bidang.
Setiap vektor dapat ditentukan dengan koordinat ujung-ujungnya. Mari kita pertimbangkan dulu ruang dua dimensi: biarkan permulaan vektor berada di titik A (1, -3), dan berada di titik B (4, -5). Untuk mencari proyeksinya, jatuhkan garis tegak lurus terhadap sumbu x dan ordinatnya.
Tentukan proyeksi diri Anda sendiri vektor, yang dapat dihitung dengan rumus: АВх = (xb - xa) = 3; ABy = (yb - ya) = -2, dimana: ABx dan ABy adalah proyeksi vektor pada sumbu Ox dan Oy; xa dan xb adalah absis titik A dan B adalah ordinat yang bersesuaian.
Dalam gambar grafis Anda akan melihat segitiga siku-siku, dibentuk oleh kaki-kaki yang panjangnya, sama dengan proyeksi vektor. Sisi miring suatu segitiga adalah besaran yang perlu dihitung, yaitu modul vektor. Terapkan teorema Pythagoras: |AB|² = ABx² + ABy² → |AB| = √((xb - xa)² + (yb – ya)²) = √13.
Misalkan pada contoh berikut za = 3, zb = 8, maka: zb – za = 5;|AB| = √(9 + 4 + 25) = √38.
Video tentang topik tersebut
Untuk menentukan modulus muatan titik ukuran yang sama, ukur kekuatan interaksinya dan jarak antara keduanya dan buat perhitungan. Jika Anda perlu menemukan modul biaya untuk individu badan titik, masukkan mereka ke dalam medan listrik yang kekuatannya diketahui dan ukur gaya yang digunakan medan tersebut pada muatan-muatan ini.
Bagaimana kita mendeteksi kekuatan atau interaksi apa pun? Menurut akibat dampaknya. Kami memukul bola dan kecepatan bola berubah. Bumi menarik kita; kita tidak bisa mendorong dengan kaki kita dan terbang menjauh, tapi kita selalu mendarat kembali. Sayangnya:)
Demikian pula dengan medan listrik, tidak cukup hanya mengetahui keberadaannya; perlu ditemukan beberapa cirinya yang dapat menggambarkan akibat pengaruhnya.
Kita tahu bahwa medan mempengaruhi muatan. Sebenarnya, kita dapat mendeteksi medan listrik hanya dari pengaruhnya terhadap muatan. Oleh karena itu, kita harus memperkenalkan nilai yang mencirikan kekuatan pengaruh ini.
Ketegangan sebagai ciri medan listrik
Ketika menempatkan berbagai muatan dalam medan listrik konstan, ditemukan bahwa besarnya gaya yang bekerja pada muatan selalu berbanding lurus dengan besar muatan tersebut.
Menurut hukum Coulomb, semuanya benar. Bagaimanapun, bidang tersebut dibuat oleh muatan q_1, oleh karena itu, dengan nilai muatan q_1 yang konstan, bidang yang dibuat olehnya akan bekerja berdasarkan muatan q_2 yang ditempatkan di dalamnya. gaya Coulomb, sebanding dengan besarnya biaya q_2.
Oleh karena itu, rasio gaya medan pada muatan yang ditempatkan di dalamnya terhadap muatan ini akan menjadi nilai yang tidak tergantung pada besarnya muatan yang menciptakan medan tersebut.
Nilai ini dapat dianggap sebagai ciri khas lapangan. Itu disebut kuat medan listrik:
dimana E adalah kuat medan listrik, F adalah gaya yang bekerja pada muatan titik, q adalah muatan yang ditempatkan di medan tersebut.
Kekuatan lapangan besarannya adalah vektor, arah vektor intensitas pada suatu titik di lapangan selalu sepanjang garis lurus yang menghubungkan titik tersebut dengan muatan yang ditempatkan di lapangan. Vektor tegangan selalu berimpit dengan arah vektor gaya yang bekerja pada muatan.
Prinsip superposisi lapangan
Kita tahu kalau tubuh terkena beberapa hal berbagai kekuatan, ditujukan untuk sisi yang berbeda, maka resultan gaya-gaya ini akan sama dengan jumlah geometrinya: F =F_1+F_2+...+F_n.
Arah pengaruh gaya ini ditentukan oleh aturan penjumlahan vektor. Dalam kasus ketika kita memiliki muatan yang terletak di zona aksi beberapa medan listrik, maka beberapa gaya akan bekerja padanya.
Besar dan arah masing-masing gaya akan bergantung pada kekuatan masing-masing medan secara terpisah. Resultan gaya-gaya ini, seperti halnya benda, akan sama dengan jumlah geometrinya.
Masuk akal untuk berasumsi bahwa kekuatan medan yang dihasilkan untuk muatan kita akan menjadi jumlah kekuatan semua medan yang ada pada saat ini. Inilah inti dari prinsip superposisi medan.
Prinsip ini telah dibuktikan secara eksperimental: jika pada suatu titik tertentu dalam ruang berbagai partikel bermuatan menimbulkan medan listrik yang kuatnya E_1, E_2,…, E_n, maka kuat medan yang dihasilkan pada titik tersebut sama dengan jumlah kuat medan tersebut. .
