Elektrik alan kuvveti konusuna ilişkin problemler. Elektriksel önyargı

ELEKTRİK ŞARJI. TEMEL PARÇACIKLAR.

Elektrik yükü Q - fiziksel miktar yoğunluğunu belirleyen elektromanyetik etkileşim.

[q] = lCl (Coulomb).

Atomlar çekirdek ve elektronlardan oluşur. Çekirdekte pozitif yüklü protonlar ve yüksüz nötronlar bulunur. Elektronlar negatif yük taşırlar. Bir atomdaki elektronların sayısı çekirdekteki protonların sayısına eşittir, dolayısıyla atom genel olarak nötrdür.

Herhangi bir bedenin ücreti: q = ±Ne, burada e = 1,6*10 -19 C - temel veya minimum olası ücret(elektron yükü), N- fazla veya eksik elektronların sayısı. İÇİNDE kapalı sistem cebirsel toplamücretler sabit kalır:

q 1 + q 2 + … + q n = sabit.

Bir nokta elektrik yükü, boyutları kendisiyle etkileşime giren başka bir elektrikli cisme olan mesafeden birçok kez daha küçük olan yüklü bir cisimdir.

Coulomb yasası

Bir boşluktaki iki sabit nokta elektrik yükü, bu yükleri birbirine bağlayan düz bir çizgi boyunca yönlendirilen kuvvetlerle etkileşime girer; Bu kuvvetlerin modülleri yüklerin çarpımı ile doğru orantılı ve aralarındaki mesafenin karesi ile ters orantılıdır:

Orantılılık faktörü

elektrik sabiti nerede.

burada 12, ikinci yükten birinciye etki eden kuvvet ve 21 - birinciden ikinciye etki eden kuvvettir.

ELEKTRİK ALAN. TANSİYON

Etkileşim gerçeği elektrik ücretleri uzaktan etraflarındaki varlıkla açıklanabilir elektrik alanı- uzayda sürekli olan ve diğer yüklere etki edebilen maddi bir nesne.

Durağan elektrik yüklerinin alanına elektrostatik denir.

Bir alanın karakteristik özelliği yoğunluğudur.

Belirli bir noktada elektrik alan kuvveti modülü olan bir vektördür orana eşit Bir nokta pozitif yüke etki eden kuvvet, bu yükün büyüklüğü kadardır ve yönü, kuvvetin yönü ile çakışmaktadır.

Noktasal yük alan gücü Q uzakta R eşit

Alan süperpozisyonu ilkesi

Bir yük sisteminin alan kuvveti, sistemdeki her bir yükün alan kuvvetlerinin vektör toplamına eşittir:

geçirgenlik ortam, boşluktaki ve maddedeki alan kuvvetlerinin oranına eşittir:

Maddenin alanı kaç kez zayıflattığını gösterir. İki noktalı yükler için Coulomb yasası Q Ve Q uzakta bulunan R c ortamında dielektrik sabiti:

Uzaktan alan gücü Rücretten Q eşit

HOMOJEN ELEKTRO-STATİK ALANDA YÜKLÜ BİR CİSİMİN POTANSİYEL ENERJİSİ

Zıt işaretlerle yüklü ve paralel yerleştirilmiş iki büyük plaka arasına yerleştiriyoruz puan ücreti Q.

Plakalar arasındaki elektrik alanı eşit yoğunlukta olduğundan kuvvet her noktada yüke etki eder. F = qE bir yükü belirli bir mesafe boyunca hareket ettirirken işe yarar

Bu iş yörüngenin şekline, yani yükün ne zaman hareket ettiğine bağlı değildir. Q keyfi bir çizgi boyunca L iş aynı olacaktır.

İş elektrostatik alan Yükün hareketine göre yörüngenin şekline bağlı değildir, yalnızca sistemin başlangıç ​​ve son durumları tarafından belirlenir. Yerçekimi alanında olduğu gibi değişime eşittir potansiyel enerji, zıt işaretle alınır:

Önceki formülle karşılaştırıldığında, düzgün bir elektrostatik alandaki bir yükün potansiyel enerjisinin şuna eşit olduğu açıktır:

Potansiyel enerji seçime bağlıdır sıfır seviye ve bu nedenle kendi başına derin bir anlamı yoktur.

ELEKTROSTATİK ALAN POTANSİYELİ VE GERİLİM

Potansiyel alanın bir noktasından diğerine hareket ederken çalışması yörüngenin şekline bağlı olmayan bir alandır. Potansiyel alanlar yerçekimi alanı ve elektrostatik alandır.

Yapılan iş potansiyel alan, ters işaretle alındığında sistemin potansiyel enerjisindeki değişime eşittir:

Potansiyel- alandaki bir yükün potansiyel enerjisinin bu yükün büyüklüğüne oranı:

Potansiyel düzgün alan eşittir

Nerede D- mesafe sıfır seviyesinden ölçüldü.

Yük etkileşiminin potansiyel enerjisi Q alanı ile eşittir.

Bu nedenle, bir yükü φ 1 potansiyeli olan bir noktadan φ 2 potansiyeli olan bir noktaya taşımak için alanın işi:

Bu miktara potansiyel fark veya voltaj denir.

İki nokta arasındaki voltaj veya potansiyel fark, elektrik alanın yükü hareket ettirmek için yaptığı işin oranıdır. başlangıç ​​noktası bu ücretin nihai değerine göre:

[U]=1J/C=1V

SAHA GÜCÜ VE POTANSİYEL FARKI

Bir yükü hareket ettirirken Q elektrik alan yoğunluk çizgisi boyunca Δ d mesafesinde alan iş yapar

Tanım gereği şunu elde ederiz:

Dolayısıyla elektrik alan kuvveti eşittir

Yani elektrik alan kuvveti, birim uzunluk başına bir alan çizgisi boyunca hareket ederken potansiyeldeki değişime eşittir.

Pozitif bir yük alan çizgisi yönünde hareket ederse, kuvvetin yönü hareket yönüyle çakışır ve alanın işi pozitiftir:

O zaman gerilim azalan potansiyele doğru yönlendirilir.

Gerilim metre başına volt cinsinden ölçülür:

[E]=1 B/m

1 m mesafede bulunan bir güç hattının iki noktası arasındaki voltaj 1 V ise alan şiddeti 1 V/m'dir.

ELEKTRİK KAPASİTESİ

Eğer yükü bağımsız olarak ölçersek Q, vücuda iletilen ve potansiyeli φ ise, bunların birbirleriyle doğrudan orantılı olduğunu bulabiliriz:

C değeri, bir iletkenin elektrik yükü biriktirme yeteneğini karakterize eder ve elektriksel kapasitans olarak adlandırılır. Bir iletkenin elektrik kapasitesi onun boyutuna, şekline ve ayrıca elektriksel özelliklerçevre.

İki iletkenin elektrik kapasitesi, bunlardan birinin yükünün aralarındaki potansiyel farka oranıdır:

Vücudun kapasitesi 1K 1 C yük verildiğinde 1 V potansiyel elde ediyorsa.

KONDANSATÖRLER

Kapasitör- elektrik yükünü biriktirmeye yarayan, bir dielektrikle ayrılmış iki iletken. Bir kapasitörün yükü, plakalarından veya plakalarından birinin yük modülü olarak anlaşılır.

Bir kapasitörün yük biriktirme yeteneği, kapasitör yükünün voltaja oranına eşit olan elektrik kapasitesi ile karakterize edilir:

Bir kapasitörün kapasitansı, 1 V voltajda yükü 1 C ise 1 F'dir.

Paralel plakalı bir kapasitörün kapasitansı, plakaların alanıyla doğru orantılıdır S, ortamın dielektrik sabiti ve plakalar arasındaki mesafeyle ters orantılıdır D:

ŞARJLI BİR KAPASİTÖRÜN ENERJİSİ.

Doğru deneyler şunu gösteriyor: W=CU2/2

Çünkü q = CU, O

Elektrik alanı enerji yoğunluğu

Nerede V = Sd kapasitörün içindeki alanın kapladığı hacimdir. Paralel plakalı bir kapasitörün kapasitansı göz önüne alındığında

ve plakalarındaki voltaj U=Ed

şunu elde ederiz:

Örnek. Elektrik alanında 1. noktadan 2. noktaya doğru hareket eden bir elektronun hızı 1000 km/s'den 3000 km/s'ye çıktı. 1 ve 2 noktaları arasındaki potansiyel farkı belirleyin.

Sorun kitabından alınan sorunların bir derlemesi Çertova, Vorobyova 1988 için

1 Elektrik alanı iki nokta yük tarafından yaratılır: Q1= 30 nC Q2=-10 nC. Yükler arasındaki mesafe 20 cm'dir. Birinci yükten r1=15 cm ve ikinci yükten r2=10 cm uzaklıkta bulunan bir noktada elektrik alan şiddetini belirleyiniz.
ÇÖZÜM

2 Elektrik alanı, yüzey yük yoğunlukları 0,4 ve 0,1 μC/m2 olan iki paralel sonsuz yüklü düzlem tarafından yaratılır. Bu yüklü düzlemlerin oluşturduğu elektrik alanın gücünü belirleyiniz.
ÇÖZÜM

3 Düz hava kondansatörünün plakalarında Q = 10 nC yükü vardır. Her kapasitör plakasının alanı 100 cm2'dir. Plakaların çekildiği kuvveti belirleyin. Plakalar arasındaki alanın düzgün olduğu kabul edilir
ÇÖZÜM

4 Elektrik alanı, yüzey yoğunluğu 400 nC/m2 olan sonsuz bir düzlem ve doğrusal yoğunluğu τ=100 nC/m olan sonsuz bir düz iplik tarafından yaratılmaktadır. İplikten 10 cm uzaklıkta Q = 10 nC noktasal yük vardır. Yük ve iplik, yük düzlemine paralel aynı düzlemde yer alıyorsa, yüke etki eden kuvveti ve yönünü belirleyin.
ÇÖZÜM

5 Q=25 nC noktasal yük, R=1 cm yarıçaplı, yüzey yoğunluğu 2 µC/m2 olan düzgün yüklü bir düz sonsuz silindir tarafından oluşturulan bir alan içerisindedir. Silindir ekseninden r=10 cm uzaklıkta yerleştirilen bir yüke etkiyen kuvveti belirleyiniz.
ÇÖZÜM

6 Elektrik alanı, 30 nC/m'lik doğrusal yoğunlukla eşit şekilde yüklenen, sonsuz uzunlukta ince bir iplik tarafından yaratılmıştır. İplikten a=20 cm uzaklıkta yarıçapı r=1 cm olan düz dairesel bir alan vardır. Eğer düzlemi gerilim çizgisiyle β=30° açı yapıyorsa, gerilim vektörünün bu alandan akışını belirleyin. alanın ortasından geçmektedir.
ÇÖZÜM

7 Yarıçapı R1=6 cm ve R2=10 cm olan eşmerkezli iki iletken küre sırasıyla Q1=1 nC ve Q2=-0,5 nC yük taşımaktadır. Kürelerin merkezinden r1=5 cm, r2=9 cm ve r3=15 cm uzaklıkta bulunan noktalardaki alan kuvvetini bulun ve E(r) grafiğini çizin.
ÇÖZÜM

14.1 Q=10 nC nokta yükünün kendisinden r=10 cm uzaklıkta oluşturduğu elektrik alan kuvvetini belirleyin. Dielektrik yağı.
ÇÖZÜM

14.2 Q1=+8 nC ve Q2=-5.3 nC nokta yükleri arasındaki mesafe 40 cm'dir. Yükler arasında ortada bulunan noktadaki alan kuvvetini hesaplayın. İkinci yük pozitifse voltaj nedir?
ÇÖZÜM

14.3 Birbirinden d=20 cm uzaklıkta bulunan Q1=10 nC ve Q2=-20 nC nokta yükleri tarafından bir elektrik alanı yaratılmaktadır. Birinci yükten r1=30 cm ve ikinci yükten r2=50 cm uzaktaki bir noktadaki alan kuvvetini belirleyin.
ÇÖZÜM

14.4 Q1=9Q ve Q2=Q noktasal pozitif yükleri arasındaki mesafe 8 cm'dir. Yüklerin alan kuvvetinin sıfır olduğu nokta, ilk yükten hangi uzaklıkta r'dir? İkinci yük negatif olsaydı bu nokta nerede olurdu?
ÇÖZÜM

14.5 İki nokta yük Q1=2Q ve Q2=-Q birbirlerinden d kadar uzaklıkta bulunmaktadır. Bu yüklerden geçen düz bir çizgi üzerinde alan kuvveti E sıfır olan bir noktanın konumunu bulun.
ÇÖZÜM

14.6 Birbirinden 10 cm uzaklıkta bulunan Q1=40 nC ve Q2=-10 nC nokta yükleri tarafından bir elektrik alanı yaratılmaktadır. Birinci yükten r1=12 cm ve ikinci yükten r2=6 cm uzaktaki bir noktadaki alan kuvvetini belirleyin.
ÇÖZÜM

14.7 Yarıçapı R=8 cm olan ince bir halka, t=10 nC/m doğrusal yoğunluğunda düzgün dağılmış bir yük taşımaktadır. Halkanın tüm noktalarından eşit uzaklıkta ve r = 10 cm uzaklıktaki bir noktada elektrik alan kuvveti nedir?
ÇÖZÜM

14.8 Bir yarımküre, yüzey yoğunluğu 1 nC/m2 olan, düzgün biçimde dağılmış bir yük taşır. Elektrik alan kuvvetini bulun geometrik merkez yarımküreler.
ÇÖZÜM

14.9 Yarıçapı R=10 cm olan metal bir küre üzerinde Q=1 nC yükü vardır. Aşağıdaki noktalardaki elektrik alan kuvvetini belirleyin: Kürenin merkezinden r1=8 cm uzaklıkta; yüzeyinde; Kürenin merkezinden r2=15 cm uzaklıkta bulunmaktadır. E'ye karşı r'nin grafiğini oluşturun.
ÇÖZÜM

14.10 Yarıçapı R1=6 cm ve R2=10 cm olan eşmerkezli metal yüklü iki küre, sırasıyla Q1=1 nC ve Q2=-0,5 nC yük taşımaktadır. Kürelerin merkezinden r1=5 cm, r2=9 cm, r3=15 cm uzaklıkta bulunan noktalarda alan kuvveti E'yi bulun. Bağımlılığı E(r) çizin.
ÇÖZÜM

14.11 Çok uzun, ince, düz bir tel, tüm uzunluğu boyunca eşit olarak dağılmış bir yük taşır. Merkezinin karşısındaki telden a=0,5 m uzaklıktaki alan kuvveti 200 V/m ise doğrusal yük yoğunluğunu hesaplayın.
ÇÖZÜM

14.12 Birbirine paralel yerleştirilmiş iki uzun ince tel arasındaki mesafe 16 cm'dir. Teller, m = 150 µC/m doğrusal yoğunluğuna sahip zıt yüklerle eşit şekilde yüklenmiştir. Hem birinci hem de ikinci telden r=10 cm uzaklıkta bulunan bir noktadaki alan kuvveti nedir?
ÇÖZÜM

14.13 Çapı d=5 cm ve uzunluğu 4 m olan düz bir metal çubuk, yüzeyine düzgün dağılmış Q=500 nC yük taşımaktadır. Çubuğun ortasının karşısında, yüzeyinden a=1 cm uzaklıkta bulunan bir noktada alan kuvveti E'yi belirleyin.
ÇÖZÜM

14.14 Yarıçapı R=2 cm olan sonsuz uzunlukta ince duvarlı bir metal tüp, yüzeye eşit olarak dağılmış 1 nC/m2'lik bir yük taşımaktadır. Tüp ekseninden r1=1 cm, r2=3 cm uzaklıktaki noktalarda alan kuvveti E'yi belirleyin. E(r) bağımlılığının bir grafiğini çizin.
ÇÖZÜM

14.15 Yarıçapı R1=2 cm ve R2=4 cm olan iki uzun, ince duvarlı koaksiyel tüp, uzunlukları boyunca τ1=1 τ2=-0,5 nC/m doğrusal yoğunluklarıyla eşit olarak dağılmış yükler taşır. Tüpler arasındaki boşluk ebonit ile doldurulmuştur. Tüplerin ekseninden r1= 1 cm, r2=3 cm, r3=5 cm uzaklıkta bulunan noktalarda alan kuvveti E'yi belirleyin. E'ye karşı r'nin grafiğini çizin.
ÇÖZÜM

14.16 İnce bir segment üzerinde düz iletken 10 cm uzunluğunda, yük τ=3 µC/m doğrusal yoğunluğuyla eşit şekilde dağıtılır. İletkenin ekseni üzerinde bulunan ve segmentin en yakın ucundan belli bir mesafede bulunan bir noktada bu yükün yarattığı E voltajını hesaplayın. uzunluğa eşit bu segment.
ÇÖZÜM

14.17 Uzunluğu l=12 cm olan ince bir çubuk, τ=200 nC/m doğrusal yoğunluğuyla yükleniyor. Ortasının karşısındaki çubuğa r=5 cm uzaklıkta bulunan bir noktada elektrik alan şiddetini bulun.
ÇÖZÜM

14.18 Uzunluğu l=10 cm olan ince bir çubuk, τ=400 nC/m doğrusal yoğunlukla yükleniyor. Bir ucundan çekilen çubuğa dik olan ve bu uçtan r=8 cm uzaklıkta bulunan bir noktada elektrik alan şiddeti E'yi bulun.
ÇÖZÜM

14.19 Bir karenin üç kenarı boyunca bükülmüş, düzgün yüklü ince bir çubuğun yüküyle bir elektrik alanı yaratılır. Karenin kenar uzunluğu 20 cm'dir. Yüklerin doğrusal yoğunluğu m 500 nC/m'dir. A noktasındaki alan gücünü E hesaplayın.
ÇÖZÜM

14.20 Her biri 12 cm ve 16 cm uzunluğunda iki düz ince çubuk, t = 400 nC/m doğrusal yoğunlukla yükleniyor. Çubuklar dik açı oluşturur. A noktasındaki alan gücünü E bulun (Şekil 14.10).
ÇÖZÜM

14.21 Bir elektrik alanı, alan üzerinde eşit olarak dağıtılmış 1 nC/m2'lik özdeş yükü taşıyan iki sonsuz paralel plaka tarafından yaratılır. Plakalar arasındaki alan gücünü E belirleyin; plakaların dışında. Plakalara dik bir çizgi boyunca gerilimdeki değişimin grafiğini oluşturun.
ÇÖZÜM

14.22 Bir elektrik alanı, yüzey yoğunlukları 1 nC/m2 ve 3 nC/m2 olan, alan üzerinde eşit olarak dağılmış bir yükü taşıyan iki sonsuz paralel plaka tarafından yaratılır. Plakalar arasındaki alan gücünü E belirleyin; plakaların dışında. Plakalara dik bir çizgi boyunca gerilim değişiminin grafiğini oluşturun.
ÇÖZÜM

14.23 Bir elektrik alanı, yüzey yoğunlukları 2 nC/m2 ve -5 nC/m2 olan alan üzerinde eşit olarak dağılmış bir yükü taşıyan iki sonsuz paralel plaka tarafından yaratılır. Plakalar arasındaki alan gücünü belirleyin; plakaların dışında. Plakalara dik bir çizgi boyunca gerilimdeki değişimin grafiğini oluşturun
ÇÖZÜM

14.24 Kenar uzunlukları a = 10 cm ve b = 15 cm olan iki dikdörtgen özdeş paralel plaka, plakaların doğrusal boyutlarına kıyasla birbirlerinden küçük bir mesafede yerleştirilmiştir. Plakalardan birinde Q1 = 50 nC yükü, diğerinde Q2 = 150 nC yükü eşit olarak dağılmıştır. Plakalar arasındaki elektrik alan şiddetini belirleyin
ÇÖZÜM

14.25 İki sonsuz paralel plaka, 10 nC/m2 ve -30 nC/m2 yüzey yoğunluklarıyla eşit şekilde yüklenmiştir. 1 m2'ye eşit alan başına plakalar arasındaki etkileşim kuvvetini belirleyin.
ÇÖZÜM

14.26 Yarıçapı R = 10 cm olan iki yuvarlak paralel plaka, yarıçapa göre birbirlerinden küçük bir mesafede bulunmaktadır. Plakalara büyüklükleri eşit fakat işaretleri zıt olan Q1=Q2=Q yükleri verildi. Plakalar F=2 mN kuvvetiyle çekiliyorsa bu yükü belirleyin. Yüklerin plakalar arasında eşit olarak dağıldığını varsayalım.
ÇÖZÜM

14.27 Yarıçapı R=5 cm olan katı bir ebonit top, düzgün olarak dağılmış bir yük taşır. toplu yoğunluk 10 nC/m3. Kürenin merkezinden r1=3 cm uzaklıktaki noktalardaki elektrik alanın şiddetini ve yer değiştirmesini belirleyin; kürenin yüzeyinde; Kürenin merkezinden r2=10 cm uzaklıkta bulunmaktadır. E(r) ve D(r) bağımlılıklarının grafiklerini çizin.
ÇÖZÜM

14.28 İçi boş bir cam top, hacmi boyunca eşit olarak dağılmış bir yük taşır. Yığın yoğunluğu 100 nC/m3'tür. Topun iç yarıçapı R1 5 cm, dış yarıçapı R2=10 cm'dir. Kürenin merkezinden r1=3 cm uzaklıkta bulunan noktalardaki elektrik alanının E şiddetini ve D yer değiştirmesini hesaplayınız; r2=6cm; r3=12 cm E(r) ve D(r)'nin grafiklerini oluşturun.
ÇÖZÜM

14.29 Yarıçapı R = 2 cm olan uzun bir parafin silindiri, hacim boyunca eşit olarak dağılmış, 10 nC/m3 kütle yoğunluğuna sahip bir yük taşımaktadır. Silindir ekseninden r1=1 cm uzaklıkta bulunan noktalardaki elektrik alanının E yoğunluğunu ve D yer değiştirmesini belirleyin; r2=3 cm Her iki nokta da silindirin uçlarına eşit mesafededir. E(r) ve D(r) bağımlılıklarının grafiklerini çizin.
ÇÖZÜM

14.30 Kalınlığı d=1 cm olan büyük düz bir levha, hacim yoğunluğu 100 nC/m3 olan, hacim boyunca düzgün dağılmış bir yük taşımaktadır. Yüzeyden küçük bir mesafede, plakanın merkez kısmının yakınındaki elektrik alan kuvvetini bulun.
ÇÖZÜM

14.31 Kalınlığı d=2 cm olan bir cam levha, 1 µC/m3 kütle yoğunluğuyla düzgün şekilde yükleniyor. A, B, C noktalarındaki elektrik alanının E yoğunluğunu ve D yer değiştirmesini belirleyin. E(x) bağımlılığının bir grafiğini çizin, x ekseni koordinatları cam levhanın yüzeyine diktir
ÇÖZÜM

14.32 Sonsuz iletken düzlemden belirli bir a=5 cm uzaklıkta Q=1 nC nokta yükü vardır. Düzlemde indüklenen yükten, yüke etki eden kuvveti belirleyin.
ÇÖZÜM

14.33 Sonsuz iletken düzlemden a=10 cm uzaklıkta Q=20 nC noktasal yük vardır. Düzlemden a uzaklığı kadar ve Q yükünden 2a uzaklığı kadar uzaktaki bir noktadaki elektrik alan kuvvetini hesaplayın.
ÇÖZÜM

14.34 Q = 40 nC noktasal yük sonsuz iletken düzlemden 30 cm uzaklıkta bulunmaktadır. A noktasındaki elektrik alan kuvveti E nedir (Şekil 14.12)?
ÇÖZÜM

14.35 Büyük bir metal plaka dikey bir düzleme yerleştirilmiş ve yere bağlanmıştır. Plakadan a=10 cm uzaklıkta sabit noktaℓ=12 cm uzunluğunda bir ipe asılan küçük top kütle m=0,1 g. Topa bir Q yükü verildiğinde, top plakaya çekildi ve bunun sonucunda iplik dikeyden α=30°'lik bir açıyla saptı. Topun Q yükünü bulunuz.
ÇÖZÜM

14.36 İnce bir iplik, uzunluğu boyunca τ=2 µC/m doğrusal yoğunluğa sahip, düzgün bir şekilde dağılmış bir yük taşır. İpliğin orta kısmına yakın bir yerde r=1 cm uzaklıkta, uzunluğuna göre küçük olan Q=0,1 µC noktasal yük bulunmaktadır. Yüke etki eden F kuvvetini belirleyin.
ÇÖZÜM

14.37 Büyük bir metal plaka, yüzeyi üzerinde eşit olarak dağılmış 10 nC/m2'lik bir yük taşır. Plakadan küçük bir mesafede Q = 100 nC nokta yükü vardır. Yüke etki eden F kuvvetini bulun.
ÇÖZÜM

14.38 Q=1 µC'lik bir nokta yük, ortasının karşısındaki eşit yüklü büyük bir plakanın yakınına yerleştirilmiştir. Bir noktasal yüke F = 60 mN'lik bir kuvvet etki ediyorsa plakanın yüzey yük yoğunluğunu hesaplayın.
ÇÖZÜM

14.39 Düz kapasitörün plakaları arasında Q = 30 nC noktasal yük vardır. Kapasitör alanı yüke F1=10 mN kuvvetiyle etki etmektedir. F2 kuvvetini belirleyin karşılıklı çekim Plakalar, eğer her plakanın alanı 5 100 cm2 ise.
ÇÖZÜM

14.40 Yüzey yoğunluğu 20 nC/m2 olan bir alan üzerinde düzgün dağılmış bir yükü taşıyan sonsuz bir plakaya paralel. uzunluğu boyunca yükün eşit olarak dağıldığı ince bir iplik vardır (t = 0,4 nC/m). ℓ=1 m uzunluğunda bir ip parçasına etki eden F kuvvetini belirleyin.
ÇÖZÜM

14.41 Her biri 100 cm2 alana sahip iki özdeş yuvarlak plaka birbirine paralel olarak yerleştirilmiştir. Bir plakanın Q1 yükü +100 nC, diğer Q2 = -100 nC'dir. Aralarındaki mesafenin iki durumda olduğu durumlarda, plakaların karşılıklı çekim kuvveti F'yi belirleyin: 1) r1=2 cm; 2) r2=10 m.
ÇÖZÜM

14.42 Düz plakalı bir kapasitör, camla ayrılmış iki plakadan oluşur. Arızadan önceki elektrik alan kuvveti E 30 MV/m ise, plakalar kırılmadan önce cama ne kadar basınç uygular?
ÇÖZÜM

14.43 İki paralel, sonsuz uzunlukta düz iplik, uzunlukları boyunca eşit olarak dağılmış ve τ1=0,1 µC/m ve τ2=0,2 µC/m doğrusal yoğunluklarına sahip bir yük taşır. 1 m uzunluğundaki iplik parçası başına etkileşim kuvvetini belirleyin. İplikler arasındaki mesafe 10 cm'dir.
ÇÖZÜM

14.44 Düz, sonsuz, ince bir iplik, uzunluğu boyunca eşit olarak dağılmış 1 μC/m'lik bir yük taşır. İpliğin bulunduğu düzlemde ipliğe dik olarak l uzunluğunda ince bir çubuk vardır. Çubuğun ipliğe en yakın ucu ondan l kadar uzakta bulunur. Eğer çubuk τ2=0,1 µC/m doğrusal yoğunluğuyla yüklenmişse, çubuğa etki eden kuvveti belirleyin.
ÇÖZÜM

14.45 Metal bir topun yükü Q1=0,1 µC'dir. uzakta yarıçapa eşit Topun yüzeyinden kuvvet çizgisi boyunca uzanan bir ipliğin ucu vardır. İplik, uzunluğu boyunca eşit olarak dağılmış Q2 = 10 nC'lik bir yük taşır. İpliğin uzunluğu topun yarıçapına eşittir. Topun yarıçapı 10 cm olduğuna göre ipliğe etkiyen F kuvvetini belirleyiniz.
ÇÖZÜM

14.46 Yükü düzgün dağılmış 20 nC/m olan bir yarı halka, eşit olarak yüklenmiş 0,5 μC/m'lik bir çizgiye sahip sonsuz bir düz çizgiyle eş eksenli olarak yerleştirilmiştir. İplik ve yarım halka arasındaki etkileşimin F kuvvetini belirleyin.
ÇÖZÜM

14.47 Sonsuz düz bir iplik eşit şekilde taşır dağıtılmış ücret doğrusal yoğunluk τ1=1 µC/m ile. İnce bir halka, iplikle eş eksenli olarak yerleştirilmiştir ve τ2=10 nC/m doğrusal yoğunluğuyla eşit şekilde yüklenmiştir. Halkayı geren kuvveti belirleyin. Arasındaki etkileşim ayrı elemanlar halkaları ihmal etmeyin.
ÇÖZÜM

14.48 Sonsuz uzunlukta, düzgün yüklü iki ince iplik (τ1=τ2=τ=1 µC/m) birbirlerine dik açılarla çaprazlanıyor. Etkileşimlerinin gücünü belirleyin.
ÇÖZÜM

14.49 Sonsuz bir düzlem, yüzey yoğunluğu 1 µC/m2 olan, düzgün biçimde dağılmış bir yük taşır. Düzlemden belirli bir mesafede, ona paralel, yarıçapı r = 10 cm olan bir daire vardır. Bu daireden geçen gerilim vektörünün FE akısını hesaplayın.
ÇÖZÜM

14.50 Kenar uzunluğu 10 cm olan düz kare bir plaka, sonsuz düzgün yüklü 1 μC/m2 düzleminden belli bir uzaklıkta yer alıyor. Plakanın düzlemi alan çizgileriyle 30 derecelik açı yapar. Bu plakadan geçen elektrik yer değiştirme akısını bulun.
ÇÖZÜM

14.51 Yarıçapı R=20 cm olan bir kürenin merkezinde Q=10 nC noktasal yük bulunmaktadır. Parça boyunca gerilim vektörünün akısını belirleyin küresel yüzey alan S=20 cm2
ÇÖZÜM

14.52 Katı açısı 0,5 sr olan bir koninin tepe noktasında Q = 30 nC noktasal yük vardır. Ped boyunca elektriksel yer değiştirme akısını hesaplayın, bir çizgiyle sınırlı koni yüzeyinin herhangi bir başka yüzeyle kesişimi.
ÇÖZÜM

14.53 Kenar uzunlukları a ve b sırasıyla 3 ve 2 cm olan dikdörtgen bir düz alan, Q = 1 µC nokta yükünden R = 1 m uzaklıkta bulunmaktadır. Saha, gerilim çizgileri yüzeyi ile 30 derecelik bir açı yapacak şekilde yönlendirilmiştir. Gerilim vektörünün sahadaki akışını bulun
ÇÖZÜM

14.54 Q = 0,1 μC nokta yükü tarafından bir elektrik alanı yaratılıyor. Yarıçapı R = 30 cm olan dairesel bir yastıktaki elektrik yer değiştirmenin akışını belirleyin. Yük, yastığın kenarlarından eşit uzaklıkta ve merkezinden a = 40 cm uzaklıkta bulunmaktadır.
ÇÖZÜM

14.55 Q yükü = 1 µC, r = 20 cm mesafede dairesel bir platformun kenarlarından eşit uzaklıkta bulunmaktadır. Platformun yarıçapı 12 cm'dir. Alan içindeki ortalama E yoğunluğunu belirleyin.
ÇÖZÜM

14.56 Elektrik alanı, 0,3 μC/m'lik eşit yüklü bir çizgiden oluşan sonsuz bir düz çizgi tarafından yaratılmıştır. Dikdörtgen bir alan boyunca elektriksel yer değiştirmenin akışını belirleyin, iki büyük taraflar Yüklü çizgiye paralel ve r=20 cm uzaklıkta eşit uzaklıkta olan platformun kenarları a=20 cm, b=40 cm boyutlarındadır.

Elektrik yüklerinin etkileşimi, her yükün etrafında bir tane bulunmasıyla açıklanır. elektrik alanı.

Elektriksel yük alanı - Bu maddi nesne uzayda süreklidir ve diğer elektrik yüklerine etki etme kapasitesine sahiptir. Elektrik alanı sabit masraflar isminde elektrostatik. Elektrostatik alan yalnızca elektrik yükleri tarafından yaratılır, bu yükleri çevreleyen boşlukta bulunur ve onlarla ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır.

Yüklü bir çubuğu elektroskoba eksenine dokunmadan belirli bir mesafeye getirirseniz, iğne yine de sapacaktır. Bu elektrik alanının eylemidir.

Birbirinden belirli bir mesafede bulunan yükler etkileşime girer. Bu etkileşim bir elektrik alanı aracılığıyla gerçekleştirilir. Bir elektrik alanının varlığı, elektrik yüklerinin uzayın çeşitli noktalarına yerleştirilmesiyle tespit edilebilir. Belirli bir noktadaki yük etkilenirse elektrik kuvveti o zaman bu, uzayda belirli bir noktada bir elektrik alanının olduğu anlamına gelir. Grafiksel olarak kuvvet alanları kuvvet çizgileriyle tasvir edilmiştir.

Güç hattı her noktada teğeti bu noktadaki elektrik alan kuvvetinin vektörüyle çakışan bir çizgidir.

Elektrik alan kuvveti sayısal olarak fiziksel bir niceliktir güce eşit, yerleştirilen bir birim yüke etki eden bu nokta alanlar. Gerilim vektörünün yönü, noktasal pozitif yüke etki eden kuvvetin yönü olarak alınır.

Düzgün elektrik alanı- bu, yoğunluğunun her noktada aynı olduğu bir alandır mutlak değer ve yön. Zıt yüklü iki metal plaka arasındaki elektrik alanı yaklaşık olarak aynıdır. Böyle bir alanın alan çizgileri eşit yoğunlukta düz çizgilerdir.

Potansiyel. Potansiyel fark. Gerginliğin yanı sıra önemli karakteristik elektrik alanı j potansiyelidir. Potansiyel j enerji özellikleri elektrik alanı, yoğunluk E ise güç karakteristiğiÇünkü potansiyel, alandaki belirli bir noktada birim yükün sahip olduğu potansiyel enerjiye eşittir ve yoğunluk, alanın bu birim yüke etki ettiği kuvvete eşittir.

bir elektrik alanında

Dielektrikler veya yalıtkanlar elektrik yüklerini kendi başlarına iletemeyen cisimlere denir. Bu, içlerinde ücretsiz ücretlerin bulunmamasıyla açıklanmaktadır.

Dielektrikin bir ucu bir elektrik alanına yerleştirilirse, dielektrikte serbest yük taşıyıcıları olmadığından yükün yeniden dağıtımı meydana gelmeyecektir. Dielektrikin her iki ucu da nötr olacaktır. Cazibe yüksüz vücut Bir dielektrikten yüklü bir cisme geçiş, dielektrikte bir elektrik alanında polarizasyonun meydana gelmesiyle, yani dielektrikte bir yer değiştirmeyle açıklanır. zıt taraflar Bir maddenin atomlarını ve moleküllerini oluşturan ilgili yüklerin aksine.

Polar ve polar olmayan dielektrikler

İLE kutupsal olmayan negatif yüklü elektron bulutunun merkezinin pozitif olanın merkeziyle çakıştığı atom veya moleküllerdeki dielektrikleri içerir atom çekirdeği. Örneğin inert, oksijen, hidrojen, benzen.

Kutupsal dielektrikler, pozitif ve dağıtım merkezlerinin bulunduğu moleküllerden oluşur. negatif masraflar eşleşmiyor. Örneğin alkoller, su. Molekülleri, birbirlerinden belli bir mesafede bulunan, büyüklükleri eşit ve işaretleri zıt olan iki nokta yükünün bir koleksiyonu olarak düşünülebilir. Böyle genel olarak nötr bir sisteme elektrik dipolü denir.

Elektrik alanındaki iletkenler

İletkenler elektrik yüklerini kendi içinden geçirebilen cisimlerdir. İletkenlerin bu özelliği, içlerindeki serbest yük taşıyıcılarının varlığıyla açıklanmaktadır. İletken örnekleri arasında metaller ve elektrolit çözeltileri bulunur.

Bir metal iletken alıp bir ucunu elektrik alanına koyarsanız, o uçta bir elektrik yükü görünecektir. Elektrik yükünün korunumu yasasına göre iletkenin diğer ucunda eşit büyüklükte ve zıt işaretli bir yük görünecektir. Elektrik alanına yerleştirilen bir iletkende farklı yüklerin ayrılması olayına ne ad verilir? elektrostatik indüksiyon.

Bir iletken elektrik alanına sokulduğunda içindeki serbest yükler hareket etmeye başlar. Yüklerin yeniden dağılımı elektrik alanında bir değişikliğe neden olur. Yüklerin hareketi ancak iletkenin içindeki elektrik alan kuvveti azaldığında durur. sıfıra eşit. Ücretsiz masraflar Herhangi bir noktada elektrik alan kuvveti vektörünün gövde yüzeyine dik olduğu bir dağılıma ulaşıldığında iletken bir gövdenin yüzeyi boyunca hareket etmeyi durdurur. İletkenin içindeki elektrostatik alan sıfırdır; statik yük iletken yüzeyinde yoğunlaşmıştır.

Elektrik kapasitesi, kapasitör

Elektrik kapasitesi – bir iletkenin yük tutma yeteneğinin niceliksel bir ölçüsü.

Zıt elektrik yüklerini ayırmanın en basit yöntemleri - elektrifikasyon ve elektrostatik indüksiyon - cisimlerin yüzeyinde elde etmenizi sağlar büyük sayıücretsiz elektrik ücretleri. Biriktirme için önemli miktarlar zıt elektrik yükleri kullanılır kapasitörler.

Kapasitör kalınlığı iletkenlerin boyutuna göre küçük olan bir dielektrik katmanla ayrılmış iki iletkenden (plaka) oluşan bir sistemdir. Örneğin paralel yerleştirilmiş ve bir dielektrik katmanla ayrılmış iki düz metal plaka düz kapasitör.

Düz kapasitörün plakalarına eşit büyüklükte yükler verilirse karşıt işaret Bu durumda plakalar arasındaki elektrik alan kuvveti, bir plakadaki alan kuvvetinden iki kat daha büyük olacaktır. Plakaların dışında elektrik alan şiddeti sıfırdır çünkü eşit masraflar farklı işaret iki plaka üzerinde, plakaların dışında güçleri eşit büyüklükte ancak zıt yönde elektrik alanları yaratılır.

Elektrik akımı

Bu, yüklü parçacıkların yönlendirilmiş hareketidir. Metallerde akım taşıyıcıları serbest elektronlar, elektrolitlerde – negatif ve pozitif iyonlar, yarı iletkenlerde - elektronlar ve delikler, gazlarda - iyonlar ve elektronlar. Kantitatif özellikler akım mevcut güçtür.

Kaynaklar galvanik bir hücre olabilir (kimyasal reaksiyonlar meydana gelir ve iç enerji, elektriğe dönüşür) ve bir pil (şarj etmek için içinden doğru akım geçer, bunun sonucunda kimyasal reaksiyon elektrotlardan biri pozitif, diğeri negatif olarak yüklenir.

Elektrik akımının eylemleri: termal, kimyasal, manyetik.

Elektrik akımının yönü: +'dan –'ya

Bu yüzden yeterli koşulÇünkü bir akımın varlığı, bir elektrik alanının ve serbest yük taşıyıcılarının varlığıdır. Akımın varlığı, ona eşlik eden olaylara göre değerlendirilebilir: İçinden akımın aktığı iletken ısınır. Elektrik akımı değişebilir kimyasal bileşim iletken.

Komşu noktalara ve mıknatıslanmış cisimlere kuvvet etkisi.

Bir iletkenin içinde bir elektrik alanı mevcut olduğunda, iletkenin uçlarında bir potansiyel farkı oluşur. Değişmiyorsa sabittir elektrik akımı.

Mevcut güç

Mevcut güç– taşınan yükün oranı enine kesit Bu zaman aralığına kadar bir zaman aralığı boyunca iletken.

Akım gücü, yük gibi skaler bir miktardır. Hem olumlu hem de olumsuz olabilir. Akımın pozitif yönü hareket olarak kabul edilir pozitif yükler. Akımın şiddeti zamanla değişmiyorsa akıma denir. kalıcı .

Elektromotor kuvvet

Bir iletkende elektrik akımının olabilmesi için uzun zaman elektrik akımının oluştuğu koşulların sabit kalması gerekir.

Dış devrede elektrik yükleri, elektrik alan kuvvetlerinin etkisi altında hareket eder. Ancak dış devrenin uçlarında potansiyel farkı korumak için akım kaynağı içindeki elektrik yüklerini elektrik alan kuvvetlerine karşı hareket ettirmek gerekir. Böyle bir hareket yalnızca elektrostatik olmayan nitelikteki kuvvetlerin etkisi altında gerçekleştirilebilir.

Bir kaynak içindeki elektrik yüklerinin hareketine neden olan kuvvetler DC elektrostatik alan kuvvetlerinin etki yönünün tersine denir. dış güçler. Dış güçler içeri galvanik hücre veya bunun sonucunda pil ortaya çıkar elektrokimyasal süreçler elektrot-elektrolit arayüzünde meydana gelir. Bir DC makinede dış kuvvet Lorentz kuvvetidir.

İletkenlerin seri ve paralel bağlanması

DC elektrik devrelerindeki iletkenler seri ve paralel olarak bağlanabilir.

Seri bağlantı için elektrik devresişubesi yoktur, tüm iletkenler birbiri ardına devreye dahil edilir.

Tüm iletkenlerdeki akım gücü aynıdır, çünkü elektrik yükü iletkenlerde ve iletkenin ötesindeki kesit boyunca birikmez. belirli zaman aynı yük geçer.

İletkenler seri bağlandığında toplam elektrik dirençleri toplamına eşittir. elektrik direnci tüm iletkenler.

Şu tarihte: paralel bağlantı bir elektrik devresinin dalları vardır (dal noktasına düğüm denir). İletkenlerin başlangıçları ve bitişleri ortak noktalar bir güç kaynağına bağlantı.

Bu durumda tüm iletkenlerdeki voltaj aynıdır. Elektrik yükü düğümde birikmediği için, birim zamanda düğüme giren yük birikmediği için akım gücü tüm paralel bağlı iletkenlerdeki akım güçlerinin toplamına eşittir; şarja eşit, aynı anda düğümden ayrılıyor.

Kimyasal kaynaklar e. d.s. (piller, elemanlar) seri, paralel ve karışık olarak birbirine bağlanır.

Örneğin kaynakların seri bağlantısı. d.s. Şekilde birbirine bağlı üç pil gösterilmektedir. Önceki her kaynağın eksisi sonraki kaynağın artısına bağlandığında pillerin bu bağlantısına seri bağlantı denir. Birbirine bağlı pil veya hücrelerden oluşan bir gruba pil denir.

Elektrik kapasitesi (sayfa 2)

1. Düz kapasitörün plakalarına U = 220 V gerilim uygulanıyor.

Plakalar arasındaki mesafe d=1 mm ise, orta bölgedeki plakalar arasındaki elektrik alan şiddetini E belirleyin. Bu alan bölgesinde yüklü bir parçacığa etki eden F kuvveti nedir? Çözüm:
İÇİNDE orta bölge Düz bir kapasitörün plakaları arasındaki boşluk, elektrik alanının düzgün olduğu düşünülebilir. Elektrik alan çizgileri pozitif yüklü bir plakanın yüzeyinde başlar ve negatif yüklü bir plakanın yüzeyinde biter. Bu çizgiler plakalara diktir. Bu nedenle plakalar arasındaki mesafe elektrik alan şiddet çizgisinin uzunluğuna eşittir. Buradan, elektrik voltajı plakalar arasındaki mesafenin, aralarındaki mesafeye bölünmesi elektrik alan kuvvetine eşittir: burada mesafe d metre cinsinden ölçülür. Bu alanda elektrik yüklü bir parçacığa bir kuvvet etki eder.

Kuvvet birimi j/m'ye Newton denir (kısaltılmış hali n).2. Jeneratörün açık terminalleri arasındaki voltaj 115 V'tur (Şekil 1).
Aşağıdaki durumlarda terminal potansiyellerini belirleyin: a) “artı” terminalin topraklanması; b) “eksi” terminalinin topraklanması.

Çözüm:
Jeneratörün artı ve eksi terminalleri arasındaki elektrik voltajı U, bu terminaller arasındaki potansiyel farkına eşittir: . Bu nedenle ilk durumda “artı” terminali topraklanır. Değiştirme sayısal değerler, nereden geliyoruz
İkinci durumda eksi terminal bu nedenle topraklanır. Sayısal değerleri değiştirerek şunu elde ederiz:

Sorunun çözümüne göre belli bir miktarın elektrik voltajı olduğu görülebilir. Alanın tüm noktalarının potansiyelleri aynı anda aynı miktarda değiştiğinde değişmez. Aynı zamanda elektrik alanının bireysel noktalarındaki potansiyeller, belirli bir noktanın topraklanmasına bağlı olarak değişebilir.3. Nominal voltajın arıza voltajından 4 kat daha az olması gerekiyorsa, düz bir kapasitörün plakaları arasındaki mika tabakasının gerekli kalınlığını belirleyin. Mika Punchy Gerginlik . Hangi kalınlıkta elektrik kartonu gerekli olacak (bunun için ), Mika yerine kullanılırsa Çözüm:
Kırılma gerilimi Düz bir kapasitörün elektrik alanının düzgün olduğunu varsayarsak, mika katmanının istenen kalınlığını elde ederiz: Arıza voltajı 24 kV olduğundan elektrik kartonunun gerekli kalınlığı Kalınlık oranı gerilim oranıyla şu şekilde ilişkilidir: Sonuç olarak, gerekli dielektrik kalınlıkları arıza gerilimleriyle ters orantılıdır.

4. C = 1 µF kapasiteli bir kondansatör bir ağa bağlanmıştır. sabit voltaj U=220 V.
Şebekenin pozitif kutbuna bağlı olan plakanın elektrik yükünü belirleyiniz. Şebeke voltajı yarısı kadar olsaydı elektrik yükü ne olurdu? Çözüm:
Mikrofarad cinsinden ölçülen C kapasitansının ikamesi nedeniyle elektrik yükünün mikrocoulomb cinsinden ölçüldüğü elektrik yükü.
Kapasitörün kapasitansı C - devamlı, Eğer dielektrik özellikler Plakalar arasındaki izolatörler, kapasitör plakalarına uygulanan U voltajına bağlı değildir. Bu elektriksel kapasitansa doğrusal denir.
Lineer kapasitanslı bir kapasitör, voltajın yarısı kadar olan bir ağa bağlandığında elektrik yükü de yarısı kadar olacaktır: Bu nedenle doğru seçim Kapasitörün kapasitansı, kapasitör nominal gerilimde açıldığında gerekli miktarda şarjı sağlar.5. Düz bir kapasitörün kapasitansı C = 20 pF'dir.
Kapasitörün dört kat güvenlik faktörüne sahip nominal voltajda çalışması gerekiyorsa, cam dielektrik kalınlığı ve plakaların alanı için ne seçilmelidir? Çözüm:
Güvenlik faktörünün dört katındaki arıza voltajı, nominal voltajın 4 katıdır: Gerekli cam kalınlığı Düz plakalı bir kapasitörün kapasitans formülünden plakanın alanını belirleriz. Bu formülde miktarlar ölçülür:

İçine sayısal değerleri koyalım: Şu tarihte: daha düşük değerler ve d'nin yüksek değerleri, kapasitör plakasının alanının daha büyük olması gerekir.6. Değişken kapasitörün kapasitansı 10 ila 200 pF arasında sorunsuz bir şekilde değiştirilebilir.
Aynı ikinci kondansatörü bu kondansatöre bağlarsanız, kapasitanstaki değişimin sınırları nelerdir? Çözüm:
İkinci kapasitörün bağlantısı seri veya paralel olabilir. İkinci kapasitör birinciye paralel bağlanırsa, eşdeğer kapasitansları, bireysel kapasitörlerin kapasitanslarının toplamına eşittir.
En büyük kapasitans şöyle olacaktır: İkinci kapasitör birinciye seri olarak bağlanırsa, o zaman karşılıklı eşdeğer kapasitans, bireysel kapasitörlerin kapasitanslarının karşılıklı değerlerinin toplamına eşit olacaktır. Bu nedenle en küçük kapasite şu şekilde belirlenecektir: nereden Böylece, kapasitans 5 ila 400 pF arasında değişir.
İkinci bir kapasitörün seri bağlanması minimum kapasitansı azalttı ve ikinci bir kapasitörün paralel bağlanması maksimum kapasitansı artırdı.
İki özdeş kapasitör seri olarak bağlandığında, devre paralel bağlandığında iki kat daha yüksek bir voltajda açılabilir.

Bilet numarası 19. Elektrik alanı: Elektrik alan kuvveti, elektrik alan kuvvet çizgileri, yüklü bir düzlemin elektrik alan kuvveti, küre, top, zıt yüklü levhalar arasındaki elektrik alan kuvveti.

Elektrik alanı - özel tür Yüklü cisimlerin etrafında var olan ve diğer yüklü cisimlerle etkileşim yoluyla kendini gösteren madde.

Özellikler:

Sonsuzluğa yayılır Mesafe zayıfladıkça İnsan duyuları tarafından algılanamaz

Elektrik alan kuvveti (E) –

Elektrik alanın güç özellikleri;

Bir elektrik alanının bir nokta elektrik yüküne etki ettiği kuvvetin, bu yükün değerine oranına eşit olan fiziksel nicelik.

Şuna bağlıdır:

Alanı oluşturan yükün büyüklüğü Yüke olan mesafeler Alanın bulunduğu ortam

Burada q1 kuvvetin etki ettiği yüktür.

Elektrik alan kuvveti çizgileri – elektrik hatları teğetleri yoğunluk vektörünün yönü ile çakışan elektrik alanı. Çizgiler “+” yükten “-” yüke doğru yönlendirilir. Çizgilerin yoğunluğu, elektrik alanının gücünü değerlendirmek için kullanılabilir.

Uzayın çeşitli noktalarında vektörün yönü belirlenerek, elektrik alan kuvvet çizgilerinin dağılımının bir resmi hayal edilebilir. Aynı isimdeki iki yük için bu resim, Şekil 132'de farklı yükler için Şekil 131'de gösterilen forma sahiptir.

Yüklü bir uçağın elektrik alan kuvveti.

Yük sisteminin önemli bir örneği yüklü bir düzlemdir. Gibi sonsuz düzlem herhangi birini değerlendirebiliriz düz plaka Alanın arandığı noktadan plakaya olan mesafe büyükse daha küçük boyutlar plakanın kendisi. Yüklü düzlem, yüzey yük yoğunluğunun (y) değeriyle karakterize edilir. Nedir? Alanı S olan düzlemin küçük bir bölümünü alalım. Bu bölümün yükü q'ya eşit olsun. Daha sonra yüzey yoğunluğu yük, yükün alana oranı olarak tanımlanır: y =

Başka bir deyişle yüzey yük yoğunluğu birim alan başına yüktür. Düzgün yüklü bir düzlemin alan kuvveti vektörü düzleme diktir; uçak pozitif yüklüyse düzlemden uzağa, uçak negatif yüklüyse uçağa doğru yönlendirilir:

En şaşırtıcı şey, alan kuvvetinin büyüklüğünün uçağa olan mesafeye bağlı olmamasıdır. Şuna eşittir: Bu formül için geçerlidir. Dielektrik sabiti olan bir ortamda e alanı her zamanki gibi e kat azalır:

Düzgün yüklü küresel bir yüzeyin elektrik alan kuvveti.

Toplam yükü Q olan R yarıçaplı küresel bir yüzey düzgün şekilde yüklenmiştir. Sayesinde düzgün dağılım Yüzeydeki yük, onun yarattığı alan küresel simetri. Bu nedenle gerilim hatları radyal olarak yönlendirilir. Yarıçapı r olan bir küreyi zihinsel olarak oluşturalım. ortak merkez yüklü bir küre ile. Eğer r > R ise, Q yükünün tamamı yüzeyin içine girerek söz konusu alanı oluşturur ve Gauss teoremine göre, buradan: .

Zıt yüklü plakalar arasındaki elektrik alan kuvveti.

Kapasitörler. Elektrik yüklerini ayırmanın en basit yöntemleri (temas yoluyla elektrifikasyon, elektrostatik indüksiyon), cisimlerin yüzeyinde yalnızca nispeten az sayıda serbest elektrik yükünün elde edilmesini mümkün kılar. Önemli miktarlarda zıt elektrik yüklerini biriktirmek için kapasitörler kullanılır.

Bir kapasitör, kalınlığı iletkenlerin boyutuna göre küçük olan bir dielektrik katmanla ayrılmış iki iletkenden (plakalardan) oluşan bir sistemdir. Örneğin paralel yerleştirilmiş ve bir dielektrik katmanla ayrılmış iki düz metal plaka düz kapasitör.

Düz bir kapasitörün plakalarına eşit büyüklükte ve zıt işaretli yükler verilirse, plakalar arasındaki elektrik alan kuvveti, bir plakanın alan gücünün iki katı olacaktır. Plakaların dışında, elektrik alan kuvveti sıfırdır, çünkü iki plaka üzerindeki zıt işaretlerin eşit yükleri, plakaların dışında, kuvvetleri eşit büyüklükte ancak zıt yönde elektrik alanları yaratır (Şekil 145).