Wat is een elektrisch veld? Definitie, formule, voorbeeld

Wanneer een ballon tegen een trui wordt gewreven, wordt de ballon geladen. Vanwege deze lading kan de ballon aan muren plakken, maar wanneer deze naast een andere ballon wordt geplaatst die ook is gewreven, vliegt de eerste ballon in de tegenovergestelde richting.

Belangrijkste afhaalrestaurants: elektrisch veld

• Een elektrische lading is een eigenschap van materie die ervoor zorgt dat twee objecten aantrekken of afstoten, afhankelijk van hun lading (positief of negatief).
• Een elektrisch veld is een ruimtegebied rond een elektrisch geladen deeltje of voorwerp waarin een elektrische lading kracht zou voelen.
• Een elektrisch veld is een vectorgrootheid en kan worden weergegeven als pijlen die in de richting van of weg van ladingen gaan. De lijnen zijn gedefinieerd als wijzend radiaal naar buiten, weg van een positieve lading, of radiaal naar binnen, naar een negatieve lading.

Dit fenomeen is het resultaat van een eigenschap van materie die elektrische lading wordt genoemd. Elektrische ladingen produceren elektrische velden: ruimtegebieden rond elektrisch geladen deeltjes of objecten waarin andere elektrisch geladen deeltjes of objecten kracht zouden voelen.

Definitie van elektrische lading

Een elektrische lading, die zowel positief als negatief kan zijn, is een eigenschap van materie die ervoor zorgt dat twee objecten aantrekken of afstoten. Als de objecten tegengesteld geladen zijn (positief-negatief), zullen ze aantrekken; als ze op dezelfde manier worden geladen (positief-positief of negatief-negatief), zullen ze afstoten.

De eenheid van elektrische lading is de coulomb, die wordt gedefinieerd als de hoeveelheid elektriciteit die wordt getransporteerd door een elektrische stroom van 1 ampère in 1 seconde.

Atomen, de basiseenheden van materie, bestaan ​​uit drie soorten deeltjes: elektronen, neutronen en protonen. Elektronen en protonen zelf zijn elektrisch geladen en hebben respectievelijk een negatieve en positieve lading. Een neutron is niet elektrisch geladen.

Veel objecten zijn elektrisch neutraal en hebben een totale netto lading van nul. Als er een overschot is aan elektronen of protonen en dus een netto lading oplevert die niet nul is, worden de objecten als geladen beschouwd.

Een manier om de elektrische lading te kwantificeren is door de constante e = 1.602 * 10 te gebruiken^-19 coulombs. Een elektron, dat is het kleinsthoeveelheid negatieve elektrische lading, heeft een lading van -1.602 * 10^-19 coulombs. Een proton, dat de kleinste hoeveelheid positieve elektrische lading is, heeft een lading van +1.602 * 10^-19 coulombs. Aldus zouden 10 elektronen een lading hebben van -10 e en 10 protonen zouden een lading hebben van +10 e.

Wet van Coulomb

Elektrische ladingen trekken elkaar aan of stoten elkaar af omdat ze krachten op elkaar uitoefenen. De kracht tussen twee elektrische puntladingen - geïdealiseerde ladingen die op één punt in de ruimte zijn geconcentreerd - wordt beschreven door de wet van Coulomb. De wet van Coulomb stelt dat de sterkte, of grootte, van de kracht tussen twee puntladingen isevenredig met de omvang van de kosten en omgekeerd evenredig naar de afstand tussen de twee ladingen.

Wiskundig wordt dit gegeven als:

F = (k | q₁q₂|) / R²

waar q₁ is de lading van de eerste puntlading, q₂ is de lading van de tweede puntlading, k = 8.988 * 10⁹ nm²/ C² is de constante van Coulomb en r is de afstand tussen twee puntladingen.

Hoewel er technisch geen echte puntladingen zijn, zijn elektronen, protonen en andere deeltjes zo klein dat ze kunnen zijn benaderde door een puntentoeslag.

Formule elektrisch veld

Een elektrische lading produceert een elektrisch veld, dat een ruimtegebied rond een elektrisch geladen deeltje of voorwerp is waarin een elektrische lading kracht zou voelen. Het elektrische veld bestaat op alle punten in de ruimte en kan worden waargenomen door een nieuwe lading in het elektrische veld te brengen. Voor praktische doeleinden kan het elektrische veld echter als nul worden benaderd als de ladingen ver genoeg van elkaar verwijderd zijn.

Elektrische velden zijn een vectorgrootheid en kunnen worden weergegeven als pijlen die in de richting van of weg van ladingen gaan. De lijnen zijn gedefinieerd als wijzend radiaal naar buiten, weg van een positieve lading, of radiaal naar binnen, naar een negatieve lading.

De grootte van het elektrische veld wordt gegeven door de formule E = F / q, waarbij E de sterkte van het elektrische veld is, F de elektrische kracht is en q de testlading is die wordt gebruikt om het elektrische veld te "voelen".

Voorbeeld: elektrisch veld van 2-punts kosten

Voor twee puntlasten wordt F gegeven door de wet van Coulomb hierboven.

• Dus F = (k | q₁q₂|) / R², waar q₂ is gedefinieerd als detest ladingdat wordt gebruikt om het elektrische veld te "voelen".
• We gebruiken vervolgens de formule voor het elektrische veld om E = F / q te verkrijgen₂, sinds q₂ is gedefinieerd als de testlading.
• Na vervanging van F is E = (k | q₁|) / R².

bronnen

• Fitzpatrick, Richard. "Elektrische velden." De Universiteit van Texas in Austin, 2007.
• Lewandowski, Heather en Chuck Rogers. "Elektrische velden." Universiteit van Colorado in Boulder, 2008.
• Richmond, Michael. "Elektrische lading en de wet van Coulomb." Rochester Institute of Technology.