Al de materialen bestaan uit atomen die subatomaire deeltjes bevatten, zoals elektronen, protonen en neutronen. Deze subatomaire deeltjes worden ook wel geladen deeltjes genoemd. Elektronen hebben een negatieve lading terwijl protonen positief geladen zijn. Als een atoom een groot aantal elektronen bevat in vergelijking met het aantal protonen, wordt gezegd dat het negatief geladen is. Terwijl als een atoom een groot aantal protonen bevat in vergelijking met het aantal elektronen, het positief geladen zou zijn. Elke elektrische lading heeft een bijbehorend elektrisch veld. Een van de kenmerken van een elektrische lading is de elektrische veldintensiteit.
Wat is de intensiteit van het elektrische veld?
Definitie: Elektrische lading wordt gedragen door de subatomaire deeltjes van een atoom, zoals elektronen en fotonen. De lading van een elektron is ongeveer 1,602 x 10-19coulombs. Elk geladen deeltje creëert een ruimte eromheen waarin het effect van zijn elektrische kracht wordt gevoeld. Deze ruimte rond de geladen deeltjes staat bekend als de ' Elektrisch veld Elke keer als een eenheidstest in rekening brengen wordt geplaatst in dit elektrische veld zal het de kracht ervaren die wordt uitgezonden door het brondeeltje. De hoeveelheid kracht die wordt ervaren door een eenheid geladen deeltje wanneer het in het elektrische veld wordt geplaatst, staat bekend als de intensiteit van het elektrische veld.
Elektrische veldintensiteit is een vectorgrootheid. Het heeft zowel omvang als richting. De testlading die wordt blootgesteld aan het elektrische veld van de bronlading, zal kracht ondervinden, zelfs als deze zich in een rustpositie bevindt. De elektrische veldsterkte is onafhankelijk van de massa en snelheid van het testladingdeeltje. Het hangt alleen af van de hoeveelheid lading die aanwezig is op het testladingdeeltje. De testlading kan een positief geladen deeltje of een negatief geladen deeltje zijn.
De richting van het elektrische veld wordt bepaald door de lading op het testladingsdeeltje. Om de richting van de elektrische veldintensiteit af te leiden, wordt de testlading als een positieve lading beschouwd. Dus wanneer een positief testladingsdeeltje in dit elektrische veld wordt geïntroduceerd, zal het een afstotende kracht ervaren. De elektrische veldsterkte zal dus in de richting van de lading worden gericht. Terwijl voor een negatief geladen testlading de krachtrichting voor de elektrische veldsterkte naar het bronladingsdeeltje zal zijn.
Formule voor elektrische veldintensiteit
Laten we eens kijken naar een geladen deeltje met lading ‘Q’. Dit geladen deeltje creëert er een elektrisch veld omheen. Omdat dit geladen deeltje de bron van het elektrische veld is, wordt het een bronlading genoemd. De sterkte van het elektrische veld gecreëerd door de bronlading kan worden berekend door een andere lading in zijn elektrische veld te plaatsen. Dit externe ladingsdeeltje dat wordt gebruikt om de elektrische veldsterkte te meten, wordt de testlading genoemd. Laat de lading op de testlading ‘q’ zijn.
Intensiteit elektrisch veld
Wanneer een testlading in het elektrische veld wordt geplaatst, zal deze ofwel een aantrekkelijke elektrische kracht ofwel een afstotende elektrische bron ervaren. Laat de kracht worden aangeduid met ‘F’. Nu kan de grootte van de elektrische veldsterkte worden gedefinieerd als 'de kracht per lading op de testlading'. De intensiteit van het elektrische veld ‘E’ wordt dus gegeven als
E = F / q —— Vgl
Hier wordt de lading op het testladingdeeltje beschouwd in plaats van de lading op het bronladingsdeeltje. Wanneer beschouwd in SI-eenheden, zijn de eenheden van elektrische veldintensiteit Newton per coulomb. De intensiteit van het elektrische veld is onafhankelijk van de hoeveelheid lading op het testladingdeeltje. Het wordt overal rond de bronlading hetzelfde gemeten, ongeacht de lading van het testladingdeeltje.
Van de wet van Coulomb
De elektrische veldsterkte is ook bekend als de elektrische veldsterkte. De formule voor elektrische veldsterkte kan ook worden afgeleid uit de wet van Coulomb. Deze wet geeft de relatie tussen de ladingen van de deeltjes en de afstand daartussen. Hier zijn de twee kosten ‘q’ en ‘Q’. Dus de elektrische kracht ‘F’ wordt gegeven als
F = k.q.Q / dtwee
waarbij k de evenredigheidsconstante is en d de afstand tussen de ladingen. Wanneer deze vergelijking wordt vervangen door kracht in vergelijking 1, wordt de formule voor elektrische veldsterkte afgeleid als
E = k. Q / dtwee
De bovenstaande vergelijking laat zien dat de intensiteit van het elektrische veld afhankelijk is van twee factoren: de lading op de bronlading ‘Q’ en de afstand tussen de bronlading en de testlading.
De elektrische veldsterkte van een lading is dus locatieafhankelijk. Het is omgekeerd evenredig met het kwadraat van de afstand tussen de bronlading en de testlading. Naarmate de afstand toeneemt, neemt de grootte van de elektrische veldsterkte of de elektrische veldintensiteit af.
Berekeningen van elektrische veldintensiteit
Uit de formule van de elektrische veldintensiteit werd afgeleid dat-
- Het is omgekeerd evenredig met de afstand tussen de bron en testladingen.
- Rechtstreeks evenredig met de lading ‘Q’ op de bronlading.
- Niet afhankelijk van de lading op de testlading ‘q’.
Wanneer deze voorwaarden worden toegepast op de inverse kwadratische wet, wordt de relatie tussen de elektrische veldsterkte (E1) op een afstand d1 en de elektrische veldsterkte (E2) op afstand (d2) gegeven als-
E1 / E2 = dtwee1 / dtweetwee
Dus als de afstand wordt vergroot met een factor 2, zal de intensiteit van het elektrische veld afnemen met een factor 4.
Bereken de elektrische veldsterkte die inwerkt op een deeltje met lading -1,6 × 10-19C wanneer de elektrische kracht is 5,6 x 10-vijftienN.
Hier worden de kracht F en de lading ‘q’ gegeven. Vervolgens wordt de elektrische veldsterkte E berekend als E = F / q
dus, E = 5,6 x 10-vijftien/ -1.6x10-19= -3,5 × 104N / C
De dimensionale formule voor kracht (newton) voor de eenheid kg.m / stweeis MLT-tweeDe dimensionale formule voor coulomb voor ampère-sec is AT. De dimensionale formule voor elektrische veldsterkte is dus MLT-3NAAR-1
Veelgestelde vragen
1). Hoe wordt het elektrische veld gedefinieerd?
Het elektrische veld wordt gedefinieerd als de kracht per eenheidslading.
2). Wat is de waarde van de evenredigheidsconstante ‘k’?
De waarde van de evenredigheidsconstante 'k' in de wet van coulomb is 9,0 × 109N.mtwee/ Ctwee
3). Is de elektrische veldsterkte afhankelijk van de hoeveelheid lading op de testlading?
Nee, de elektrische veldsterkte is niet afhankelijk van de hoeveelheid 'q'. Volgens de wet van coulomb neemt de elektrische kracht ook met dezelfde factor toe als de lading toeneemt. Deze twee veranderingen heffen elkaar dus op. Dit kan worden begrepen door de formule van de elektrische veldsterkte, E = F / q.
4). Wat is de richting van de elektrische veldsterkte wanneer het positief geladen testdeeltje wordt gebruikt?
Wanneer het positieve ladingsdeeltje wordt gebruikt, zal de elektrische veldintensiteitsvector altijd weggeleid worden van de positief geladen objecten. Omdat zowel de bronlading als de testlading positief geladen zijn, stoten ze elkaar af. Dit is omgekeerd voor negatief geladen deeltjes.
Het wordt dus moeilijk wanneer de puntlading onder invloed van veel bronladingen wordt geplaatst. Hier aanvankelijk het elektrische veld sterkte van individuele bronheffingen worden berekend. Dan geeft de vectorsom van al deze intensiteiten de resulterende veldsterkte op dat puntlading. Wat is de richting van de elektrische veldsterkte als de testlading negatief is?
