المجال الكهربائي عند نقطة معينة: الاتجاه ، الداخل ، الخارج ، المركز ، عدة حقائق


في هذه المقالة ، سنناقش المجال الكهربائي الناتج عن الجسيمات المشحونة في نقطة واتجاه المجال ، والعديد من الحقائق.

المجال الكهربائي عند نقطة ما هو المجال الناتج الناتج عن جميع الجسيمات المشحونة المحيطة بتلك النقطة وتتناسب شدة المجال بشكل مباشر مع شحنة المصدر ومسافة فصل النقطة عن المصدر.

كيف تجد المجال الكهربائي في نقطة ما؟

يمكن أن يكون المجال الكهربائي الناتج عن الجسيم المشحون جذابًا أو مثيرًا للاشمئزاز اعتمادًا على شحنة الجسيم.

المجال الكهربائي في أي نقطة حول هذه المنطقة يتكون من الجسيم المشحون يتناسب طرديا مع الشحنة التي يحملها ويتناسب عكسيا مع مسافة الفصل بين الشحنة والنقطة المعنية.

المجال الكهربائي عند نقطة ما بسبب وجود شحنة q1 ببساطة عن طريق العلاقة

أين ف1 هي شحنة تنتج المجال الكهربائي

ص هي المسافة التي تفصل بين الشحنة والنقطة

في حالة وجود شحنة عند النقطة P ، فإننا نعلم أن القوة الكهربائية بين الجسيمين المشحونين هي

أين ف1 هو جسيم مشحون

و q2 هو جسيم عند نقطة P في مجال كهربائي يتكون من الجسيم q1

ص هي المسافة التي تفصل بين جسيمين

نفس الشيء موضح في الرسم البياني أدناه

المجال الكهربائي الناتج عن جسيم مشحون في نقطة ما

يظهر اتجاه المجال الكهربائي في الرسم التخطيطي ، نظرًا لأن الجسيم عند النقطة P مشحون بشكل معاكس ، فإن القوة الكهربائية هي قوة جذب.

ثم المجال الكهربائي الذي شكله الجسيم q1 عند نقطة P هي

هذه صيغة لحساب المجال الكهربائي في أي نقطة موجودة في المجال الذي طوره الجسيم المشحون.

المشكلة 1: ما هو المجال الكهربي عند نقطة ما بسبب شحنة 5 ج التي تبعد 5 سم؟

معطى:

q1= 5C

ص = 5 سم = 0.05 م

المجال الكهربائي الناتج عن الشحن q1= 5C هو

9 * 109* 5C / (0.05)2

45 * 109/ 0.0025

18 * 1012N / C

المجال الكهربائي عند نقطة ما هو 18 * 1012N / C

كيف تجد المجال الكهربائي الصافي عند نقطة ما؟

صافي المجال الكهربائي عند نقطة ما هو مجموع كل المجالات الكهربائية التي تمارس عند نقطة ما.

يمكن حساب صافي المجال الكهربائي عن طريق إضافة جميع المجالات الكهربائية التي تعمل عند نقطة ما ، ويمكن أن تكون المجالات الكهربائية جذابة أو مثيرة للاشمئزاز بناءً على الشحنة التي تولد المجال الكهربائي.

ضع في اعتبارك الرسم البياني التالي الذي يوضح الجسيمات المشحونة بشكل مختلف q1، ف2، ف3و q4 محاطة بالنقطة P مفصولة على مسافات مختلفة ص1، R2، R3و ص4 على التوالي من هذه النقطة.

صافي المجال الكهربائي عند نقطة

الآن هنا ، المجال الكهربائي الناتج عن الشحنة q1 is

بنفس الطريقة ، المجال الكهربائي الناتج عن الشحنة q2 is

المجال الكهربائي الناتج عن الشحن q3 is

المجال الكهربائي الناتج عن الشحن q4 is

ثم صافي المجال الكهربائي عند النقطة P هو

إذا كان هناك عدد 'n' من الشحنات ، فإن المجال الكهربائي الصافي في نقطة ما بسبب جميع الشحنات يكون

كيف تجد قوة المجال الكهربائي عند نقطة ما؟

شدة المجال الكهربائي هي شدة المجال وإمكانات مجال ما عند نقطة ما.

يمكن حساب القوة الكهروستاتيكية كنسبة من القوة الكهروستاتيكية والشحنة التي تمارس عليها القوة أو أن الشحنة تنتج المجال الكهربائي عند نقطة معينة مفصولة ببعض المسافة.

المشكلة 2: ما شدة المجال الكهربائي عند نقطة مفصولة على مسافة 0.25 m من شحنة + 2C؟

معطى: ف = + 2 ج

ص = 0.25 م

نملك،

= 9 10 *9* 2 / (0.25)2

9 * 109* 2 / 0.0625

228 * 109N / C

ومن ثم فإن المجال الكهربائي عند نقطة تبعد 0.25 مترًا عن شحنة + 2 درجة مئوية هو 228 * 109N / C

كيف تجد شدة المجال الكهربائي عند نقطة ما؟

يمكن حسابها على أنها نسبة القوة الكهربائية التي يتم اختبارها عند نقطة لكل وحدة شحنة من الجسيم ويتم الحصول عليها من خلال العلاقة ه = ف / ف

كلما زاد عدد ملفات القوة الكهروستاتيكية المفروضة على الشحنات أو عند نقطة بجسيم المصدر ، ستزداد شدة فضاء المجال الكهربائي الناتج عن الجسيم المشحون. ستكون شدة المجال بحد أقصى عندما تكون المسافة بين النقطة والمصدر هي الحد الأدنى وإذا كانت شحنة المصدر تحمل الشحنة الأعلى.

كيف تجد اتجاه المجال الكهربائي عند نقطة ما؟

يمكننا إيجاد اتجاه المجال الكهربائي عند نقطة ما بإدخال شحنة الاختبار في المجال الكهربائي.

في الأساس ، يكون اتجاه الجسيم موجب الشحنة نحو الخارج شعاعيًا بينما اتجاه الجسيم سالب الشحنة يكون اتجاه المجال شعاعيًا إلى الداخل.

عند إدخال شحنة النقطة في منطقة المجال الكهربائي ، ستظهر الشحنة انجرافًا مفاجئًا وتحاذي نفسها في اتجاه المجال ، وهذا يشير إلى اتجاه المجال الكهربائي الناتج عن شحنة المصدر.

إذا وضعنا شحنة الاختبار الموجبة في المجال ، فسيكون اتجاه المجال الكهربائي كما هو موضح في الرسم البياني أدناه: -

اتجاه المجال الكهربائي بسبب حامل الشحنة الموجبة

واتجاه شحنة النقطة السالبة ، يشع اتجاه المجال الكهربائي إلى الداخل كما هو موضح أدناه: -

اتجاه المجال الكهربائي بسبب حامل الشحنة السالبة

إذا وضعنا حاملتي شحنة متعاكسة في فراغ كهربائي ، فسيتم تشغيل اتجاه المجال من الجسيم المشحون إيجابًا إلى حامل الشحنة السالبة.

اتجاه المجال الكهربائي بسبب شحنتين متعارضتين

إذا كانت هناك شحنتان لهما شحنة متشابهة في حقل ما ، فستعمل القوة الطاردة على كل من الشحنات. لنفترض أن لدينا شحنتين موجبتين ، فإن القوة الطاردة ستؤثر على بعضها البعض بقوة دفع.

كيف تجد حجم المجال الكهربائي عند نقطة ما؟

حجم المجال الكهربائي عند نقطة ما هو صافي القوة الكهربائية المؤثرة على شحنة الوحدة عند تلك النقطة.

يتم حساب حجم المجال الكهربائي باستخدام صيغة

ويكون حجم المجال دائمًا موجبًا بغض النظر عن علامة الشحنة.

ما مقدار واتجاه المجال الكهربي عند نقطة بعيدة عن شحنة المصدر على مسافة 15 سم وشحنة مقدارها -15 ملي سيتر؟

معطى: ف = -15mC

ص = 15 سم = 0.15 م

= 9 10 *9Nm2C-2 *[-15 * 10-6] / (0.15)2

= 135 10 *3/ 0.0225

= 6 10 *6N / C

حجم المجال الكهربائي 6 * 106N / C

المجال الكهربائي عند نقطة على الخط الاستوائي

الخط الاستوائي هو خط عمودي على الخط المحوري للثنائي القطب الذي يربط بين الناقلتين المشحنتين بشكل معاكس.

المجال الكهربائي عند نقطة على الخط الاستوائي

ضع في اعتبارك النقطة 'P' على الخط الاستوائي ، المجال الكهربائي عند النقطة P بسبب الشحنة –q هو

والمجال الكهربي عند النقطة P بسبب الشحنة + q هو

مقدار كلا المجالين الكهربيين متساويان ،

يمكننا حساب صافي المجال الكهربائي عند نقطة P بتطبيق قانون متوازي الأضلاع لإضافة المتجه.

[E1] = [إي2]

ه = 2E1كوسو —- (5)

استبدال قيمة "E" لدينا ،

من المثلث APO ، نجد قيمة Cosθ كـ

Cosθ = l / √r2=l2

باستخدام هذا في المعادلة أعلاه ،

ع = 2ql

لـ r >>> l ،

المجال الكهربائي عند نقطة على خط محوري ثنائي القطب

يتكون ثنائي القطب بسبب فصل الشحنات المتقابلة على مسافة ما.

النقطة المحورية هي نقطة المركز بين الشحنتين اللتين تشكلان ثنائيات أقطاب كهربائية ، وهدفنا هو إيجاد المجال الكهربائي على هذا الخط المحوري الذي يربط النقطة في منتصف الشحنتين.

ضع في اعتبارك شحنتين + q و –q ونقطة محورية بين الاثنين عند النقطة 'O'. تكون المسافة بين الشحنتين "2l". دع "p" تكون النقطة على الخط المحوري.

المجال الكهربائي عند نقطة على خط محوري ثنائي القطب

شدة المجال الكهربائي عند النقطة P بسبب الشحنة + q هي

ه = 1/40* ف / (rl)2

وشدة المجال الكهربائي عند النقطة P بسبب الشحنة -q تساوي

ومن ثم ، فإن صافي المجال الكهربائي عند نقطة P على الخط المحوري لثنائي القطب E = E1+E2

ف / 4π∈0* ف (1 / (rl)2-1 / (ص + ل)2)

ف / 4π∈0(4rl / (ص2-l2)2)

ونحن نعلم أن

لحظة كهربائية

ولذلك،

إذا كان r >>> l ، إذن

المجال الكهربائي عند نقطة على المستوى الاستوائي

ضع في اعتبارك مستوى استوائي يقف عند نقطة محورية "O". حجم المجال الكهربائي عند نقطة 'P' على المستوى يساوي بسبب الشحنات + q و –q.

المجال الكهربائي على المستوى الاستوائي

صافي المجال الكهربائي عند نقطة ما هو

من eqn (6) نعرف ذلك

إجمالي المجال الكهربائي هو عكس ثنائي القطب الكهربائي وبالتالي صافي المجال الكهربائي سالب.

للمسافة الكبيرة مثل r >> a ،

ومن ثم ، فإن المجال الكهربائي عند المستوى الاستوائي هو

المجال الكهربي عند نقطة على محور الحلقة المشحونة

ضع في اعتبارك حلقة مشحونة بشكل موحد نصف قطرها 'r' وعنصر مشحون صغير dq على الحلقة. لنفترض أن P هي النقطة الواقعة على المحور المركزي للحلقة المشحونة على مسافة "l" من مركزها. اسمحوا θ أن تكون الزاوية المتكونة على المحور والخط الذي يربط بين النقطة P وعنصر الشحن.

المجال الكهربائي عند نقطة
المجال الكهربي على محور الحلقة المشحونة

يرجع صافي المجال الكهربائي إلى جميع الشحنات حول الحلقة. المجال العمودي على المحور هو صفر ومن ثم فإن المكون الوحيد للحقل الكهربائي الذي يؤخذ في الاعتبار هو المكون x.

عنصر المجال الكهربائي

من الرسم التخطيطي

بالتالي،

تكامل هذه المعادلة

هذا يساوي المجال الكهربائي عند نقطة على المحور تجري من مركز الحلقة المشحونة.

للمسافات الكبيرة r >>> l ،

تعطي هذه المعادلة المجال الكهربائي عند نقطة على محور الحلقة المشحونة التي لها نصف قطر كبير.

المجال الكهربائي عند نقطة بسبب شحنة النقطة

ضع في اعتبارك شحنة مصدر Q تنتج المجال الكهربائي

لنفترض أن q هي شحنة الاختبار الموضوعة في هذا المجال على مسافة "r" من شحنة المصدر.

القوة الكهربائية المنتجة الآن بين الشحنتين هي

المجال الكهربائي الناتج عن نقطة الشحن هو E = F / q

الذي يساوي

يمكن أن تكون Q موجبة أو سالبة حسب الشحنة التي تحملها.

المجال الكهربائي عند نقطة بسبب شحنتين

إذا كان هناك شحنتان س1 و س2 مفصولة ببعض المسافة "r" ثم القوة الكهربائية بين الاثنين

المجال الكهربائي عند نقطة ما بسبب شحنتين

المجال الكهربائي الناتج عن الشحن Q1 عند النقطة P هي

المجال الكهربائي الناتج عن الشحن Q2 عند النقطة P هي

صافي المجال الكهربائي عند نقطة ما هو

يعتمد المجال الكهربائي عند نقطة ما على عدد الشحنات المحيطة به والقوة الكهربائية التي تمارس على تلك النقطة.

شدة المجال الكهربائي عند نقطة بين لوحين متوازيين

ضع في اعتبارك ورقتين متوازيتين بهما كثافة شحن + و- مفصولة ببعض المسافة.

المجال الكهربائي عند نقطة بين لوحين متوازيين

سيتم تشغيل خطوط المجال الكهربائي من اللوحة الموجبة الشحنة إلى اللوحة سالبة الشحنة. المجال الكهربائي عمودي على الصفيحة المستوية وحجم المجال الكهربائي

لنفترض أن P هي النقطة بين الصفحتين المتوازيتين. حجم المجال الكهربائي متساوي ، وفي نفس الاتجاه كما هو موضح في الشكل بين الصفيحتين ومن ثم يكون صافي المجال الكهربائي عند النقطة P هو

هذه هي شدة المجال الكهربائي عند نقطة بين الصفيحتين المشحنتين. عند أي نقطة خارج هذه الشحنة المتوازية ، تكون شدة المجال الكهربي صفرًا.

الأسئلة المتكررة

إذا تم وضع صافي القوة الكهروستاتيكية بين الشحنتين + 3C و -2C عند النقطتين A و B مفصولين على التوالي على مسافة 10 fm ، فما هي مسافة النقطة من A حيث شدة المجال الكهربائي تساوي صفرًا؟

معطى: q1= + 3 ج

q2= -2 ج

د = 10 فم

ds = (10-s) fm

دع المجال الكهربائي الناتج عن الشحنة q1,Eb والحقل الكهربائي الناتج عن الشحنة q2 يكون E.b

النقطة التي تكون عندها شدة المجال الكهربائي صفرًا

حل هذه المعادلة باستخدام الصيغة التربيعية

لا يمكن أن يكون الفصل سالبًا ، ومن ثم يتم حذف جزء آخر مع مراعاة الحد الموجب فقط من المعادلة ، كما نجد

ومن ثم ، فإن مسافة نقطة من A حيث شدة المجال الكهربائي هي صفر

ds = 10-4.5 = 5.5 fm

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات

رابط هل يحتوي السيتوبلازم على بروتين؟ 9 حقائق يجب أن تعرفها

هل يحتوي السيتوبلازم على بروتين؟ 9 حقائق يجب أن تعرفها

السيتوبلازم عبارة عن سائل موجود داخل الخلية ومُحاط بغشاء الخلية. دعونا نناقش ما إذا كان السيتوبلازم يحتوي على بروتين أم لا. السيتوبلازم هو سائل شبيه بالهلام يتكون من ...