สนามไฟฟ้า – ความแรงของสนามไฟฟ้า

มาเรียนรู้คำจำกัดความ คุณสมบัติ สูตร แบบฝึกหัด… เกี่ยวกับความแรงของสนามไฟฟ้า เส้นสนามไฟฟ้า สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ หลักการซ้อนสนามไฟฟ้า นอกจากนี้ คุณสามารถอ้างถึงสูตรการคำนวณที่เกี่ยวข้องกับตัวเก็บประจุทั่วไปในหัวข้อสนามไฟฟ้า

สนามไฟฟ้าคืออะไร?

สนามไฟฟ้าเป็นตัวกลางที่อยู่รอบ ๆ ประจุไฟฟ้าและออกแรงกระทำต่อประจุอื่นที่อยู่ในประจุนั้น

ความแรงของสนามไฟฟ้าคืออะไร?

ความแรงของสนามไฟฟ้า (สัญลักษณ์ E): คือปริมาณที่กำหนดคุณลักษณะของสนามไฟฟ้าในแง่ของความสามารถในการออกแรง

สูตรความแรงของสนามไฟฟ้า

ในนั้น:

E – คือความแรงของสนามไฟฟ้า (หน่วย N/m)
F – คือแรงที่ใช้ (หน่วย N)
q – คือประจุ (หน่วย C)

สองกรณี:

ถ้า q > 0 เวกเตอร์ F จะอยู่ในทิศทางเดียวกันและเป็นไปในทิศทางเดียวกับเวกเตอร์ E
ถ้า q < 0 แล้วเวกเตอร์ F จะอยู่ในทิศทางเดียวกันและอยู่ในทิศทางตรงกันข้ามกับเวกเตอร์ E

เวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้า E ที่เกิดจากประจุจุด Q ที่จุด M ระยะทาง r จาก Q มีลักษณะดังต่อไปนี้:

จุดตั้งค่า: ที่ M.
ทิศทาง: สายเชื่อมต่อ M และ Q
ทิศทาง: หันหน้าออกจาก Q ถ้า Q > 0 ไปทาง Q ถ้า Q < 0
ขนาด: E = k.|Q| / (ε.r²) , โดยที่ k = 9.10^9 (N.m²/C²)

เส้นสนามไฟฟ้าคืออะไร?

เส้นสนามไฟฟ้า: เป็นเส้นที่ลากในสนามไฟฟ้าโดยที่ทิศทางของเส้นสัมผัสที่จุดใด ๆ บนเส้นตรงกับทิศทางของเวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้า ณ จุดนั้น

คุณสมบัติของเส้นสนามไฟฟ้า

เส้นสนามไฟฟ้ามีคุณสมบัติหลักสี่ประการ:
ผ่านแต่ละจุดในสนามไฟฟ้าเราสามารถวาดเส้นแรงสนามไฟฟ้าได้เพียง 1 เส้นและสนามไฟฟ้าเพียงเส้นเดียว
เส้นแรงไฟฟ้าเป็นเส้นโค้งไม่ปิด โดยเริ่มจากประจุบวกและสิ้นสุดที่ประจุลบ
เส้นแรงไฟฟ้าไม่เคยตัดกัน
ในกรณีที่ความแรงของสนามไฟฟ้า E มากกว่า เส้นแรงที่นั่นจะดึงอย่างรวดเร็วและในทางกลับกัน

สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอคืออะไร?

สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอเป็นสนามไฟฟ้าที่เวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้าเท่ากันทุกจุด และเส้นแรงของสนามไฟฟ้าเป็นเส้นคู่ขนานที่มีระยะห่างเท่ากัน

หลักการซ้อนสนามไฟฟ้า

ความเข้มสนามไฟฟ้าของเวกเตอร์ E เท่ากับผลรวมของแรงของเวกเตอร์ส่วนประกอบ E1, E2…En

พิจารณากรณีที่จุดที่พิจารณามีจุดแข็งของสนามไฟฟ้าเพียง 2 องค์ประกอบเท่านั้น:

งานของแรงสนามไฟฟ้า

งานของแรงสนามไฟฟ้าคืออะไร?

การทำงานของแรงสนามไฟฟ้า: การทำงานของแรงไฟฟ้าที่กระทำต่อประจุไม่ได้ขึ้นอยู่กับรูปร่างของเส้นทางประจุ แต่จะอยู่ที่ตำแหน่งของจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของเส้นทางในสนามไฟฟ้าเท่านั้น

โดยที่: dMN คือความยาวเชิงพีชคณิตของการฉายภาพของเส้นทาง MN ไปยังแกนพิกัด Ox โดยมีทิศทางบวกของแกน Ox เป็นทิศทางของเส้นแรง

สูตรติดต่อ
ความสัมพันธ์ระหว่างงานของแรงไฟฟ้ากับความต่างศักย์ของประจุ: ความต่างศักย์ระหว่างจุดสองจุดในสนามไฟฟ้าคือปริมาณที่กำหนดลักษณะความสามารถของสนามไฟฟ้าในการทำงานเมื่อมีประจุเคลื่อนที่ระหว่างจุดสองจุดนั้น

ตัวนำในสนามไฟฟ้า

เมื่อวางตัวนำในสนามไฟฟ้าแต่ไม่มีกระแสไหลผ่าน จะเรียกว่าตัวนำไฟฟ้าที่สมดุล
ภายในตัวนำที่สมดุลทางไฟฟ้า ความแรงของสนามไฟฟ้าเป็นศูนย์
พื้นผิวด้านนอกของตัวนำมีความสมดุลทางไฟฟ้าและความแรงของสนามไฟฟ้าตั้งฉากกับพื้นผิวภายนอก
ศักย์ที่ทุกจุดของตัวนำที่สมดุลทางไฟฟ้ามีค่าเท่ากัน
ประจุจะกระจายบนพื้นผิวด้านนอกของวัตถุเท่านั้น การกระจายจะไม่สม่ำเสมอ (เน้นที่ส่วนนูนที่แหลมคม)

อิเล็กทริกในสนามไฟฟ้า

เมื่อวางบล็อกของไดอิเล็กตริกในสนามไฟฟ้า อะตอมของไดอิเล็กตริกจะยืดออกเล็กน้อยและแบ่งออกเป็นสองส่วนปลายด้วยประจุตรงข้ามกัน (ไดอิเล็กตริกเป็นแบบโพลาไรซ์) เป็นผลให้ในมวลอิเล็กทริกสนามไฟฟ้าเสริมจะเกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้ามกับสนามไฟฟ้าภายนอก

ตัวเก็บประจุ

ตัวเก็บประจุคืออะไร?

คำจำกัดความ: ระบบตัวนำ 2 ตัววางใกล้กัน แต่ละวัตถุคือแผ่นตัวเก็บประจุ ช่องว่างระหว่างแผ่นทั้งสองเป็นสุญญากาศหรืออิเล็กทริก

ตัวเก็บประจุแบบแบนมีแผ่นตัวเก็บประจุ 2 แผ่น ซึ่งเป็นแผ่นโลหะแบนขนาดใหญ่ 2 แผ่น วางตรงข้ามกันขนานกัน

ความจุของตัวเก็บประจุ

ความจุของตัวเก็บประจุ: เป็นคุณลักษณะเชิงปริมาณของความสามารถในการชาร์จของตัวเก็บประจุ และความจุของหน่วยของตัวเก็บประจุคือ F โดยมีสูตรดังต่อไปนี้:

C = Q/U

หมายเหตุ: สำหรับตัวเก็บประจุแต่ละตัวที่มีขีดจำกัดของแรงดันไฟฟ้าโลก ถ้าเมื่อใช้งาน ตัวเก็บประจุสองแผ่นมีแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่จำกัด ไดอิเล็กตริกระหว่างแผ่นทั้งสองจะขาด