القوة والشحنة الكهروستاتيكية: ماذا وكيف وحقائق مفصلة


في هذه المقالة ، سنناقش كيف أن القوة الكهروستاتيكية وشحنة الجسيم التي تعمل القوة الكهروستاتيكية بينهما تعتمد على بعضها البعض.

القوة الكهروستاتيكية هي قوة الجذب والتنافر بين الاثنين على عكس الشحنات المتشابهة والمتشابهة على التوالي وتعتمد بشكل مباشر على منتج الجسيمات المشحونة.

هل القوة الكهربائية تتناسب طرديا مع الشحن؟

تعتمد القوة الكهربائية بشكل مباشر على حاصل ضرب الشحنتين وعلى المسافة التي تفصل بينهما.

إذا كان q1 و q2 كلاهما يشبه الجسيمات المشحونة ، ثم القوة الكهروستاتيكية موجبة ومنافرة ؛ وإذا كان كلاهما يتكون من شحنة مختلفة ، أي إذا كانت إحداهما موجبة والأخرى سالبة ، فإن القوة الكهروستاتيكية ستكون سالبة وجذابة.

يوفر قوة كهربائية يرتبط بشحنة الجسيم بواسطة الصيغة ،

F = 1/4πɛ (ف1q2/r2)

حيث 1/4πɛ = 9 * 109Nm2/C2

ɛ = 8.85 * 10-12Nm2/C2

q1 و q2 نوعان من الجسيمات المشحونة ، و

د هي المسافة بين الشحنتين

منذ ذلك الحين FA∝Bq1q2

إذا كان ناتج الشحنات سالبًا ، فإن القوة الكهروستاتيكية تكون سالبة والقوة بين الشحنتين تكون قوة جذب.

وإذا كان الناتج موجبًا ، فإن القوة بين الشحنتين هي القوة الطاردة والقوة موجبة.

على غرار ناتج الشحنات ، تعتمد القوة الكهروستاتيكية أيضًا على المسافة التي تربط الجسيمين المشحونين عكسيًا. إذا زادت الفجوة بين الشحنتين المتشابهتين ، فإن تأثير القوة الكهروستاتيكية بين الاثنين ينخفض. إذا زادت المسافة الفاصلة بين شحنتين على عكس الشحنات ، فإن قوة الجذب تزداد أيضًا مع المسافة.

قراءة المزيد عن القوة الكهروستاتيكية والمسافة: ماذا ومتى وكيف وحقائق مفصلة.

المشكلة 1: النظر في اثنين من الجسيمات المشحونة س1، س2، س3و س4 تحمل شحنة -1 درجة مئوية و 3 درجات مئوية و -2 درجة مئوية و 1 درجة مئوية على التوالي. احسب القوة الكهروستاتيكية المؤثرة على الجسيم Q1.

القوة والشحنة الكهروستاتيكية
التين. القوة الكهروستاتيكية بين الجسيمات المشحونة

حل: القوة الكهروستاتيكية المؤثرة على الجسيم Q1 بسبب تهمة Q2 is

F1= 1/4πɛ (ف1q2/r2)

= 9 10 *9[-3/4)

= -6.75 * 109N

القوة الكهروستاتيكية المؤثرة على الجسيم Q1 بسبب تهمة Q3 is

F2= 1/4πɛ (ف1q2/r2)

= 9 10 *9 (-1 ج) * (-2 ج) (2.8)2

= 9 10 *9* {2 / 7.84}

= 2.3 * 9 * 109N

القوة الكهروستاتيكية المؤثرة على الجسيم Q1 بسبب تهمة Q4 is

F2= 1/4πɛ (ف1q2/r2)

= 9 10 *9 (-1 ج) * (-2 ج) (2)2

= 9 10 *9* {1 / 4}

= -2.25 * 109N

وبالتالي ، فإن صافي القوة المؤثرة على الشحنة Q1 هو

F = F.1+F2+F3

= (- 6.75 + 2.3 + (- 2.25)) * 109

= -6.7 * 109N

وبالتالي ، يمكننا أن نرى أنه إذا كان حاصل ضرب الشحنتين موجبًا ، فإن القوة الكهروستاتيكية ستكون موجبة ، وإلا فإن القوة الجاذبة سالبة.

قراءة المزيد عن المجال الكهربائي بين لوحين: الصيغة ، والحجم ، والاتجاه ، والأسئلة الشائعة للعنف.

القوة الكهروستاتيكية عند الشحن في المجال الكهربائي

القوة الكهروستاتيكية هي قوة يتم اختبارها بين الجسيمات المشحونة مفصولة بمسافة معينة.

تتناسب القوة التي يفرضها أحد الجسيمات المشحونة على حامل الشحنة الأخرى بشكل مباشر مع المجال الكهربائي الناتج عن نفسه والشحنة الكلية للجسيم الذي تمارس عليه القوة.

إذا كانت القوة الناتجة عن حاملتي شحن معطاة بالعلاقة F = 1 / 4πɛ (q1q2/r2) ، ثم المجال الكهربائي الناتج عن الشحنة q1 هو E.1= 1/4πɛ (ف1/r12) والمجال الكهربائي بسبب الشحنة q2 هو E.2= 1/4πɛ (ف2/r22)

ومن ثم ، فإن القوة الكهروستاتيكية التي تتعرض لها الشحنة q1 بسبب تهمة q2 هي F = q1E1، والقوة الكهروستاتيكية التي تتعرض لها الشحنة q2 بسبب تهمة q1 هي F = q2E2.

يمكننا الآن أن نقول أن E = F / q

المجال الكهربائي هو نسبة القوة الكهروستاتيكية وشحنة الناقل. تستمر القوة الكهروستاتيكية في نطاق المجال الكهربائي الناتج عن الجسيم المشحون.

قراءة المزيد عن الالكتروستاتيات علم الاستاتيكا الكهربائية.

المشكلة 2: ما هو المجال الكهربائي الناتج عن جسيم مشحون + 3 درجة مئوية على مسافة 3 سم؟ ما مقدار القوة التي ستؤثر بها على الشحنة + 1C مفصولة بمسافة 5 سم؟

معطى: q1= + 3 ج

q2= + 1 ج

r1= 3cm

r2= 5cm

المجال الكهربائي الناتج عن الشحن + 3 درجة مئوية على مسافة 3 سم هو

E1= 1/4πɛ (ف1/r12)

= 9 10 *9(3 / 32)

= 3 10 *9N

القوة الكهروستاتيكية بين الجسيمين هي

F = 1/4πɛ (ف1q2/r2)

= 9 10 *9* {3 * 1/52}

= 9 10 *9* {3 / 25}

= 1.08 10 *9 N

قراءة المزيد عن هل القوة الكهروستاتيكية محافظة: رؤى شاملة.

كيف تعمل القوة الكهروستاتيكية على الشحنات؟

تنتج الجسيمات المشحونة مجالها الكهربائي الخاص بالحركة وتقتصر على شحنة الجسيم وفجوة الفصل عن الشحنات الأخرى.

سوف يمارس حامل الشحنة السالبة قوة جذب على الجسيم موجب الشحنة والقوة الطاردة على الجسيم سالب الشحنة.

سيشكل حامل الشحنة مجالًا كهربائيًا تتأثر فيه قوة الجذب أو التنافر. القوة الكهروستاتيكية بين الشحنات المتشابهة هي دائمًا قوة دافعة لأنها تميل إلى الابتعاد عن بعضها البعض لأن حوامل الشحنة للاثنين متشابهة وتدور في الاتجاه المعاكس لتفصل بينهما.

إذا كان الجسيمان يتألفان من شحنة مختلفة ، فسيظهران قوة الجذب تجاه بعضهما البعض لأن الشحنة السالبة تريد الارتباط بالشحنة الموجبة لتصبح متعادلة.

قراءة المزيد عن صافي القوة الكهروستاتيكية: كيفية البحث والمشاكل والأسئلة الشائعة.

الأسئلة المتكررة

ما هي القوة الكهروستاتيكية بين البروتون والإلكترون مفصولة بمسافة 1fm؟

لدينا ، د = 1fm = 10-15m

شحنة البروتون q1= 1.6 10 *-19

شحنة الإلكترون q1= -1.6 * 10-19

ومن ثم ، فإن القوة الكهروستاتيكية بين جسيمي الشحن هي

ه = 1/4 (ف1q2/r2)

= 9 10 *9* 1.6 * 10-19 * 1.6 * 10-19/ (10-15)2

= 230.4 نيوتن

تبلغ القوة الكهروستاتيكية بين الإلكترون والبروتون 230.4 نيوتن.

كيف تختلف القوة الكهروستاتيكية عن قوة الجاذبية؟

تُعطى القوة الكهروستاتيكية كـ F = Kq1q2/r2 حيث K = 9 * 109Nm2/C2 ويتم الحصول على قوة الجاذبية من خلال العلاقة FG= G م1m2/r2 حيث G = 6.67 * 10-11 Nm2Kg2.

تسمى القوة بين الشحنتين القوة الكهروستاتيكية التي يمكن أن تكون جذابة أو مثيرة للاشمئزاز ، في حين أن قوة الجاذبية بين جسمين لهما كتلتان تسمى قوة الجاذبية وهي دائمًا قوة جذابة.

كيف يعتمد المجال الكهربائي على القوة الكهروستاتيكية؟

حتى الجسيم المشحون الواحد يمكنه أن يولد مجاله الكهربائي الخاص الذي يمارس ضمنه القوة الكهروستاتيكية على الجسيمات المشحونة الأخرى.

تتسبب القوى الكهروستاتيكية التي تتفاعل بين الجسيمات في تنافر الجسيمات بعيدًا عن بعضها البعض أو جذبها ، ومن ثم الكهرباء المجال يتناسب طرديا مع القوة الكهروستاتيكية.

ماذا تعني القوة الكهروستاتيكية السلبية؟

السلبية القوة الكهروستاتيكية يشير إلى قوة التجاذب بين الجسيمين المشحونين.

تقول أن حاصل ضرب الجسيمين المشحونين سالب ، أي أن أحدهما موجب والآخر سالب الشحنة.

كم عدد أنواع القوى الكهروستاتيكية الموجودة؟

اعتمادًا على غالبية ناقلات الشحنة ، يتم تصنيف القوة الكهروستاتيكية إلى قوة جذابة وقوة طاردة.

تعتمد هذه القوى بشكل كامل على الشحنة التي يحملها الجسيم. ستظهر الشحنة السالبة قوة الجذب تجاه الجسيم الموجب الشحنة وقوة التنافر تجاه الجسيم سالب الشحنة.

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 إلى هل بجانب اقتران؟ 5 حقائق (متى ولماذا وأمثلة)

هل بجانب اقتران؟ 5 حقائق (متى ولماذا وأمثلة)

تلعب "أدوات الاقتران" و "الظروف المترابطة" نفس الدور من خلال ربط العبارات أو الجمل أو الجمل. دعونا نتحقق من الدور الذي يلعبه "إلى جانب" أثناء ربط الجمل. كلمة "بجانب" هي ...