เส้นสนามไฟฟ้าคืออะไร: คุณสมบัติและการเป็นตัวแทน

แนวคิดเรื่อง Electric Field Lines ได้รับการแนะนำโดย Michael Faraday เขาเกิดเมื่อวันที่ 22 กันยายน พ.ศ. 2334 ในลอนดอนและเสียชีวิตเมื่อวันที่ 25 สิงหาคม พ.ศ. 2410 ในพระราชวังแฮมป์ตันคอร์ตเมือง Molesey ในหลาย ๆ ด้านของฟิสิกส์สนามไฟฟ้ามีความสำคัญและในเทคโนโลยีไฟฟ้าสนามไฟฟ้าเหล่านี้ถูกนำไปใช้ประโยชน์จริง แรงดึงดูดระหว่างอิเล็กตรอนและนิวเคลียสของอะตอมสนามไฟฟ้ามีหน้าที่ ความแรงของสัญญาณสนามไฟฟ้าหน่วย SI คือ v / m (โวลต์ต่อเมตร) และตามสนามแม่เหล็กที่แปรผันตามเวลาหรือตาม ประจุไฟฟ้า สนามไฟฟ้าถูกสร้างขึ้น มีการกล่าวถึงคำอธิบายสั้น ๆ เกี่ยวกับเส้นยื่นไฟฟ้าและการแสดงเส้นสนาม

Electric Field Lines คืออะไร?

คำจำกัดความ: เส้นสนามไฟฟ้าหมายถึงพื้นที่ที่ประจุไฟฟ้าสัมผัสกับแรง วัตถุที่มีประจุอาจเป็นบวกหรือลบประจุตรงข้ามจะดึงดูดซึ่งกันและกันและเหมือนประจุขับไล่ เส้นเขตข้อมูลคือการแสดงภาพของสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยประจุเดียวหรือกลุ่มของประจุและเรียกโดยย่อว่า E-field นี่เป็นแนวคิดสามมิติดังนั้นจึงไม่สามารถมองเห็นได้ถึงความถูกต้องที่ดีเยี่ยมในระนาบ ตัวอักษร E แทนเวกเตอร์สนามไฟฟ้าและแทนเจนต์กับเส้นสนามในแต่ละจุด ทิศทางของเส้นเหล่านี้เหมือนกับทิศทางของเวกเตอร์สนามไฟฟ้า

ความเข้มของสนามไฟฟ้าเนื่องจากการชาร์จจุดและกลุ่มประจุ

ความเข้มของสนามไฟฟ้าเนื่องจากประจุจุดสามารถหาได้โดยใช้กฎของคูลอมบ์ ความเข้มของสนามไฟฟ้าเนื่องจากประจุจุดแสดงไว้ในรูปด้านล่าง

สนามไฟฟ้า - ความเข้ม - เนื่องจาก - จุด - ประจุ

ตามกฎหมายของคูลอมบ์แรง 'F' จะแสดงเป็น

F = q * q₀/ 4Πε₀ร^สองร ̂ ……………………… eq (1)

ความเข้มของสนามไฟฟ้าเนื่องจากประจุไฟฟ้าจะแสดงเป็น

E = F / q₀ร ̂ ……………………. eq (2)

แทน eq (1) ใน eq (2) จะได้นิพจน์ความเข้มของสนามไฟฟ้าพร้อมกับประจุจุดและ โหลดทดสอบ

E = q * q₀/ 4Πε₀ร^สอง* 1 / q_{0 r ̂}

E = q / 4Πε₀ร^สองร ̂ ……………… eq (3)

โดย r ̂ คือเวกเตอร์หน่วย

สมการ (3) คือความเข้มของสนามไฟฟ้าเนื่องจากประจุจุดพร้อมกับประจุจุดและประจุทดสอบ ความเข้มของสนามไฟฟ้าเนื่องจากกลุ่มของประจุดังแสดงในรูปด้านล่าง

สนามไฟฟ้าความเข้มเนื่องจากกลุ่มของประจุไฟฟ้า

ที่ไหน q _1,อะไร_สอง,อะไร_3,อะไร_4,อะไร_5,อะไร₆………. อะไร _n เป็นค่าใช้จ่ายและ ร_1,ร_สอง,ร_3,ร_4,ร_5,ร₆………. ร_n คือระยะทาง

ความเข้มของสนามไฟฟ้าเนื่องจากกลุ่มของประจุที่จุด p กำหนดโดย

E = E₁+ จ_สอง+ จ₃+ จ₄+ ……… + จ_n……………………. eq (4)

ดังที่เราทราบว่าความเข้มของสนามไฟฟ้าเนื่องจากประจุจุดนั้นแสดงอยู่ใน eq (3) ข้างต้นในทำนองเดียวกัน

คือ₁= q₁/ 4Πε₀ร₁^สองr ̂₁

คือ_สอง= q_สอง/ 4Πε₀ร_สอง^สองr ̂_สอง

คือ3= q₃/ 4Πε₀ร₃^สองr ̂₃…………คือn= q_n/ 4Πε₀ร_n^สองr ̂_n

แทนที่ E_1,คือ_สอง,คือ_3,คือ_4,………คือ_n ค่าใน eq (4) จะได้รับ

E = q₁/ 4Πε₀ร₁^สองr ̂₁+ q_สอง/ 4Πε₀ร_สอง^สองr ̂_สอง+ q₃/ 4Πε₀ร₃^สองr ̂3+ ……… .. + qn/ 4Πε₀ร_n^สองr ̂_n

E = 1 / 4Πε₀[อะไร₁/ r₁^สองr ̂₁+ q_สอง/ r_สอง^สองr ̂_สอง+ q₃/ r₃^สองร₃̂ + ……… .. + q_n/ r_n^สองr ̂_n] …………………………. eq (5)

สมการ (5) คือความเข้มของสนามไฟฟ้าเนื่องจากกลุ่มของประจุ

การเป็นตัวแทนของเส้นเขตข้อมูล

สำหรับ q> 0: เมื่อ q มากกว่าศูนย์ (q> 0) ประจุจะเป็นบวกและเส้นสนามจะอยู่ด้านนอกในแนวรัศมี เส้นเขตข้อมูลสำหรับ q> 0 แสดงในรูปด้านล่าง

สนามไฟฟ้าสายสำหรับค่าใช้จ่ายที่มากกว่าศูนย์

สำหรับ q<0: เมื่อ q น้อยกว่าศูนย์ (q<0), the charge is negative and the field lines are radially inward. The field lines for q<0 are shown in the below figure.

สำหรับ -q- น้อยกว่า - ศูนย์

ไม่เหมือนการชาร์จหรือไดโพล: การแสดงเส้นเขตข้อมูลที่แตกต่างจากค่าธรรมเนียมหรือ ไดโพล ดังแสดงในรูปด้านล่าง

สนามไฟฟ้าเส้นสำหรับค่าใช้จ่ายที่แตกต่างกัน

สำหรับค่าใช้จ่ายที่คล้ายกัน

ถ้า | q1 | = | q2 |: ถ้าคิดค่าบริการ q₁และ q_สองมีค่าเท่ากันจุดกลางและความเข้มของสนามเป็นศูนย์สำหรับประจุที่ใกล้เคียงกันและอยู่ที่จุดศูนย์กลางของ q₁และ q_สองค่าใช้จ่าย

ชาร์จ -Q1- เท่ากับ -Q2

ถ้า | q1 |> | q2 |: ถ้าคิดค่าบริการ q₁มากกว่า q_สองจุดที่เป็นกลาง 'p' จะเปลี่ยนไปทางประจุ q_สองที่มีขนาดเล็กกว่า

สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ: ในสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอเส้นสนามจะเริ่มจากประจุบวกและไปที่ประจุลบ เส้นสนามมีระยะเท่ากันและเส้นขนานกันในสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ

สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอ

คุณสมบัติ

คุณสมบัติของเส้นสนามไฟฟ้าคือ

• เส้นสนามเริ่มต้นจากประจุบวกและสิ้นสุดที่ประจุลบ
• เส้นสนามมีความต่อเนื่อง
• เส้นสนามไม่เคยตัดกัน (เหตุผล: ถ้ามันตัดกันจะมีสองทิศทางของสนามไฟฟ้า ณ จุดนั้นซึ่งเป็นไปไม่ได้)
• ในพื้นที่ของสนามไฟฟ้าแรงเส้นจะอยู่ใกล้กันมากในขณะที่ในพื้นที่ของสนามไฟฟ้าอ่อนอยู่ไกล
• ในพื้นที่ของเส้นสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอมีเส้นขนานที่เท่ากัน
• เส้นสนามเป็นเรื่องปกติของพื้นผิวของตัวนำเสมอ

กฎสำหรับการวาดเส้นสนามไฟฟ้า

กฎสำหรับการวาดเส้นเขตข้อมูลคือ

• สำหรับกลุ่มของประจุจุดที่กำหนดเส้นเขตข้อมูลเกิดจากประจุบวกเสมอและจบลงด้วยประจุลบ ในกรณีที่มีค่าใช้จ่ายส่วนเกินบางบรรทัดจะเริ่มหรือสิ้นสุดโดยไม่มีกำหนด
  ตัวอย่างเช่นในรูปด้านบน q₁มากกว่า q_สอง. เส้นมีต้นกำเนิดใน q_สองดังนั้นค่าใช้จ่าย q_สองเป็นบวกและอยู่ในประจุ q₁บางสายมาจากที่ไกล ๆ ไม่สิ้นสุด
• จำนวนเส้นที่ลากลงท้ายด้วยประจุลบหรือออกจากประจุบวกเป็นสัดส่วนกับขนาดของประจุ
  เส้นประจุที่สูงขึ้นก็จะออกจากมันมากขึ้นถ้ามันเป็นประจุบวกหรือสิ้นสุดลงถ้ามันเป็นประจุลบ
• เส้นสนามไม่เคยข้ามกัน

คำถามที่พบบ่อย

1). เส้นสนามไฟฟ้าประเภทใดบ้าง?

สนามไฟฟ้าสม่ำเสมอและสนามไฟฟ้าไม่สม่ำเสมอเป็นเส้นสนามไฟฟ้าสองประเภท เส้นสนามกล่าวว่าเป็นสนามไฟฟ้าสม่ำเสมอเมื่อสนามไฟฟ้าคงที่และกล่าวว่าเป็นสนามไฟฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอเมื่อสนามมีความผิดปกติทุกจุด

2). คุณสร้างสนามไฟฟ้าได้อย่างไร?

โดยประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ทำให้เกิดสนามไฟฟ้าและด้วยประจุไฟฟ้าที่เคลื่อนที่ทำให้เกิดสนามแม่เหล็ก

3). สนามไฟฟ้าผลิตได้อย่างไร?

สนามไฟฟ้าเกิดจากอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า ในทิศทางของสนามประจุไฟฟ้าบวกจะเร่งความเร็วและในทิศทางตรงกันข้ามกับสนามอนุภาคที่มีประจุลบจะถูกเร่ง

4). ความเข้มของสนามไฟฟ้าเนื่องจากประจุจุดคืออะไร?

ความเข้มของสนามไฟฟ้าเนื่องจากประจุจุดพร้อมกับประจุจุดและประจุทดสอบจะแสดงเป็น

E = q / 4Πε₀ร^สองr ̂

โดยที่ E คือความเข้มของสนามไฟฟ้า r ̂ คือเวกเตอร์หน่วยและ q คือประจุ

5). เส้นสนามไฟฟ้าบ่งบอกความแรงของสนามได้อย่างไร?

ความแรงของเส้นสนามไฟฟ้าขึ้นอยู่กับประจุต้นทางและสนามไฟฟ้ามีความแรงเมื่อเส้นสนามอยู่ใกล้กัน

ในบทความนี้, สนามไฟฟ้า มีการกล่าวถึงความเข้มเนื่องจากประจุจุดและกลุ่มของประจุการแสดงเส้นสนามเส้นเขตคุณสมบัติและกฎสำหรับการวาดเส้นสนามไฟฟ้า นี่คือคำถามสำหรับคุณค่าทดสอบและประจุจุดในสนามไฟฟ้าคืออะไร?