Quando si sfrega un pallone contro un maglione, il pallone si carica. A causa di questa carica, il palloncino può attaccarsi alle pareti, ma quando posizionato accanto a un altro palloncino che è stato anche sfregato, il primo palloncino volerà nella direzione opposta.
Takeaway chiave: campo elettrico
- Una carica elettrica è una proprietà della materia che provoca l'attrazione o la repulsione di due oggetti a seconda delle loro cariche (positive o negative).
- Un campo elettrico è una regione di spazio attorno a una particella o oggetto caricato elettricamente in cui una carica elettrica percepirebbe una forza.
- Un campo elettrico è una quantità vettoriale e può essere visualizzato come frecce che vanno verso o lontano dalle cariche. Le linee sono definite come puntate radialmente verso l'esterno, lontano da una carica positiva, o radialmente verso l'interno, verso una carica negativa.
Questo fenomeno è il risultato di una proprietà della materia chiamata carica elettrica. Le cariche elettriche producono campi elettrici: regioni di spazio attorno a particelle o oggetti caricati elettricamente in cui altre particelle o oggetti caricati elettricamente avvertirebbero forza.
Definizione di carica elettrica
Una carica elettrica, che può essere positiva o negativa, è una proprietà della materia che provoca l'attrazione o la repulsione di due oggetti. Se gli oggetti sono caricati in modo opposto (positivo-negativo), si attrarranno; se sono caricati in modo simile (positivo-positivo o negativo-negativo), si respingeranno.
L'unità di carica elettrica è la coulomb, che è definita come la quantità di elettricità che viene convogliata da un corrente elettrica di 1 ampere in 1 secondo.
atomi, che sono le unità di base di importa, sono costituiti da tre tipi di particelle: elettroni, neutroni, e protoni. Gli elettroni e i protoni stessi sono caricati elettricamente e hanno rispettivamente una carica negativa e positiva. Un neutrone non è caricato elettricamente.
Molti oggetti sono elettricamente neutri e hanno una carica netta totale pari a zero. Se c'è un eccesso di elettroni o protoni, producendo così una carica netta che non è zero, gli oggetti vengono considerati carichi.
Un modo per quantificare la carica elettrica è utilizzando la costante e = 1.602 * 10-19 pendagli. Un elettrone, che è la più piccola quantità di carica elettrica negativa, ha una carica di -1,6060 * 10-19 pendagli. Un protone, che è la più piccola quantità di carica elettrica positiva, ha una carica di +1,6060 * 10-19 pendagli. Pertanto, 10 elettroni avrebbero una carica di -10 e, e 10 protoni avrebbero una carica di +10 e.
Legge di Coulomb
Le cariche elettriche si attraggono o si respingono perché si esercitano forze l'uno sull'altro. La forza tra due cariche elettriche - cariche idealizzate concentrate in un punto dello spazio - è descritta da Legge di Coulomb. La legge di Coulomb afferma che la forza, o grandezza, della forza tra cariche a due punti è proporzionale alla grandezza delle cariche e inversamente proporzionale alla distanza tra le due cariche.
Matematicamente, questo è dato come:
F = (k | q1q2|) / R2
dove q1 è la carica della carica del primo punto, q2 è la carica della carica del secondo punto, k = 8.988 * 109 nm2/ C2 è la costante di Coulomb e r è la distanza tra due cariche di punti.
Sebbene tecnicamente non ci siano cariche in punti reali, elettroni, protoni e altre particelle sono così piccoli che possono essere approssimato con una carica puntuale.
Formula del campo elettrico
Una carica elettrica produce un campo elettrico, che è una regione di spazio attorno a una particella o oggetto caricato elettricamente in cui una carica elettrica percepirebbe una forza. Il campo elettrico esiste in tutti i punti dello spazio e può essere osservato portando un'altra carica nel campo elettrico. Tuttavia, il campo elettrico può essere approssimato a zero per scopi pratici se le cariche sono abbastanza distanti tra loro.
I campi elettrici sono a quantità vettoriale e può essere visualizzato come frecce che vanno verso o lontano dalle cariche. Le linee sono definite come puntate radialmente verso l'esterno, lontano da una carica positiva, o radialmente verso l'interno, verso una carica negativa.
L'ampiezza del campo elettrico è data dalla formula E = F / q, dove E è la forza di campo elettrico, F è la forza elettrica e q è la carica di prova che viene utilizzata per "sentire" l'elettrico campo.
Esempio: campo elettrico con 2 punti di ricarica
Per due punti, F è dato dalla legge di Coulomb sopra.
- Pertanto, F = (k | q1q2|) / R2, dove q2 è definito come il massimo oggetto che viene utilizzato per "sentire" il campo elettrico.
- Usiamo quindi la formula del campo elettrico per ottenere E = F / q2, poiché q2 è stata definita come la carica di prova.
- Dopo aver sostituito F, E = (k | q1|) / R2.
fonti
- Fitzpatrick, Richard. “Campi elettrici.” L'Università del Texas ad Austin, 2007.
- Lewandowski, Heather e Chuck Rogers. "Campi elettrici". Università del Colorado a Boulder, 2008.
- Richmond, Michael. “Carica elettrica e legge di Coulomb.” Rochester Institute of Technology.