Che cos'è un'intensità di campo elettrico: formula e calcoli

Che cos'è un'intensità di campo elettrico: formula e calcoli

Tutti i materiali sono costituiti da atomi che contengono particelle subatomiche come elettroni, protoni e neutroni. Queste particelle subatomiche sono anche note come particelle cariche. Elettroni hanno una carica negativa mentre i protoni sono caricati positivamente. Se un atomo contiene un numero elevato di elettroni rispetto al numero di protoni, si dice che sia caricato negativamente. Considerando che se un atomo contiene un numero elevato di protoni rispetto al numero di elettroni, si dice che sia caricato positivamente. Ad ogni carica elettrica è associato un campo elettrico. Una delle caratteristiche di una carica elettrica è l'intensità del campo elettrico.



Cos'è l'intensità del campo elettrico?

Definizione: La carica elettrica è trasportata dalle particelle subatomiche di un atomo come elettroni e fotoni. La carica di un elettrone è di circa 1,602 × 10-19coulomb. Ogni particella carica crea uno spazio intorno ad essa in cui si avverte l'effetto della sua forza elettrica. Questo spazio attorno alle particelle cariche è noto come ' Campo elettrico “. Ogni volta che uno unit test caricare è posto in questo campo elettrico subirà la forza emessa dalla particella sorgente. La quantità di forza subita da una particella carica unitaria quando viene collocata nel campo elettrico è nota come intensità del campo elettrico.


L'intensità del campo elettrico è una quantità vettoriale. Ha sia grandezza che direzione. La carica di prova che è soggetta al campo elettrico della carica sorgente, subirà forza anche se è in una posizione di riposo. L'intensità del campo elettrico è indipendente dalla massa e velocità della particella della carica di prova. Dipende solo dalla quantità di carica presente sulla particella di carica di prova. La carica di prova può essere una particella caricata positivamente o una particella caricata negativamente.





La direzione del campo elettrico è determinata dalla carica sulla particella della carica di prova. Per derivare la direzione dell'intensità del campo elettrico, la carica di prova è considerata una carica positiva. Quindi, quando una particella con carica di prova positiva viene introdotta in questo campo elettrico, subirà una forza di repulsione. Pertanto, l'intensità del campo elettrico sarà diretta nella direzione opposta alla carica. Mentre per una carica di prova caricata negativamente, la direzione della forza per l'intensità del campo elettrico sarà verso la particella di carica sorgente.

Formula di intensità del campo elettrico

Consideriamo una particella carica con carica 'Q'. Questa particella carica crea un campo elettrico attorno ad essa. Poiché questa particella carica è la sorgente del campo elettrico, viene indicata come carica sorgente. L'intensità del campo elettrico creato dalla carica sorgente può essere calcolata inserendo un'altra carica nel suo campo elettrico. Questa particella di carica esterna che viene utilizzata per misurare l'intensità del campo elettrico è chiamata carica di prova. Lascia che la carica sulla carica di prova sia 'q'.



Intensità del campo elettrico

Intensità del campo elettrico

Quando una carica di prova viene collocata nel campo elettrico, sperimenterà una forza elettrica attraente o una fonte elettrica repulsiva. Lascia che la forza sia indicata con 'F'. Ora, l'ampiezza dell'intensità del campo elettrico può essere definita come 'la forza per carica sulla carica di prova'. Pertanto, l'intensità del campo elettrico 'E' è data come


E = F / q —— Eqn1

Qui, viene considerata la carica sulla particella di carica di prova piuttosto che la carica sulla particella di carica sorgente. Se considerate in unità SI, le unità di intensità del campo elettrico sono Newton per coulomb. L'intensità del campo elettrico è indipendente dalla quantità di carica sulla particella di carica di prova. Viene misurato allo stesso modo intorno alla carica della sorgente indipendentemente dalla carica della particella della carica di prova.

Dalla legge di Coulomb

L'intensità del campo elettrico è anche nota come intensità del campo elettrico. La formula per l'intensità del campo elettrico può anche essere derivata dalla legge di Coulomb. Questa legge fornisce la relazione tra le cariche delle particelle e la distanza tra loro. Qui, le due cariche sono 'q' e 'Q'. Pertanto, la forza elettrica 'F' è data come

F = k.q.Q / dDue

dove k è la costante di proporzionalità ed è la distanza tra le cariche. Quando questa equazione viene sostituita alla forza nell'equazione 1, la formula per l'intensità del campo elettrico viene derivata come

E = k. Q / dDue

L'equazione precedente mostra che l'intensità del campo elettrico dipende da due fattori: la carica sulla carica sorgente 'Q' e la distanza tra la carica sorgente e la carica di prova.

Pertanto, l'intensità del campo elettrico di una carica dipende dalla posizione. È inversamente proporzionale al quadrato della distanza tra la carica della sorgente e la carica di prova. All'aumentare della distanza, l'ampiezza dell'intensità del campo elettrico o dell'intensità del campo elettrico diminuisce.

Calcoli dell'intensità del campo elettrico

Dalla formula dell'intensità del campo elettrico, è stato derivato che-

  • È inversamente proporzionale alla distanza tra la sorgente e le cariche di prova.
  • Direttamente proporzionale alla carica 'Q' sulla carica di fonte.
  • Non dipende dall'addebito sulla carica di prova 'q'.

Quando queste condizioni sono applicate alla legge dell'inverso del quadrato, la relazione tra l'intensità del campo elettrico (E1) a una distanza d1 e l'intensità del campo elettrico (E2) alla distanza (d2) è data come-

E1 / E2 = dDue1 / dDueDue

Pertanto, quando la distanza viene aumentata del fattore 2, l'intensità del campo elettrico diminuirà del fattore 4.

Calcola l'intensità del campo elettrico che agisce su una particella con carica -1,6 × 10-19C quando la forza elettrica è 5,6 × 10-quindiciN.

Qui vengono fornite la forza F e la carica 'q'. Quindi l'intensità del campo elettrico E viene calcolata come E = F / q

quindi, E = 5.6×10-quindici/-1,6x10-19= -3,5 × 104N / C

La formula dimensionale per la forza (newton) per l'unità kg.m / sDueè MLT-Due. La formula dimensionale per coulomb per ampere-sec è AT. Pertanto, la formula dimensionale per l'intensità del campo elettrico è MLT-3PER-1.

Domande frequenti

1). Come viene definito il campo elettrico?

Il campo elettrico è definito come la forza per carica unitaria.

2). Qual è il valore della costante di proporzionalità 'k'?

Il valore della costante di proporzionalità 'k' nella legge di Coulomb è 9,0 × 109N.mDue/ CDue.

3). L'intensità del campo elettrico dipende dalla quantità di carica della carica di prova?

No, l'intensità del campo elettrico non dipende dalla quantità “q”. Secondo la legge di coulomb all'aumentare della carica, anche la forza elettrica aumenta dello stesso fattore. Pertanto, queste due modifiche si annullano a vicenda. Questo può essere compreso dalla formula dell'intensità del campo elettrico, E = F / q.

4). Qual è la direzione dell'intensità del campo elettrico quando viene utilizzata la particella di prova caricata positivamente?

Quando viene utilizzata la particella con cariche positive, il vettore dell'intensità del campo elettrico sarà sempre diretto lontano dagli oggetti caricati positivamente. Poiché sia ​​la carica di fonte che la carica di prova sono di carica positiva, si respingono a vicenda. Questo è viceversa per le particelle con carica negativa.

Pertanto, le cose si complicano quando la carica puntiforme viene posta sotto l'influenza di molte cariche di origine. Qui, inizialmente, il campo elettrico viene calcolata la forza dei singoli addebiti alla fonte. Quindi, la somma vettoriale di tutte queste intensità fornisce l'intensità del campo risultante a quel punto di carica. Qual è la direzione dell'intensità del campo elettrico quando la carica di prova è negativa?