Elektrostatická síla a náboj: co, jak a podrobná fakta

by

V tomto článku probereme, jak jsou na sobě elektrostatická síla a náboj částice, mezi kterými elektrostatická síla působí, závislé.

Elektrostatická síla je síla přitažlivosti a odpuzování mezi dvěma rozdílnými a podobnými náboji a je přímo závislá na produktu nabitých částic.

Je elektrická síla přímo úměrná náboji?

Elektrická síla přímo závisí na součinu obou nábojů a na vzdálenosti oddělující oba.

Pokud q1 a q2 obě jsou jako nabité částice, pak je elektrostatická síla kladná a odpudivá; a jestliže oba sestávají z různých nábojů, to znamená, že je-li jeden kladný a druhý záporný, pak bude elektrostatická síla záporná a přitažlivá.

Projekt elektrická síla souvisí s nábojem částice podle vzorce,

F=1/ 4πɛ (q1q2/r2)

Kde 1/ 4πɛ=9*109Nm2/C2

ɛ = 8.85*10-12Nm2/C2

q1 a q2 jsou dvě nabité částice a

d je vzdálenost mezi dvěma náboji

Vzhledem k tomu, FA∝Bq1q2

Pokud je součin nábojů záporný, pak je elektrostatická síla záporná a síla mezi dvěma náboji je přitažlivá.

A pokud je součin kladný, pak síla mezi dvěma náboji je odpudivá síla a síla je kladná.

Podobně jako součin nábojů závisí elektrostatická síla také na vzdálenosti spojující dvě nabité částice nepřímo. Pokud se mezera mezi dvěma podobnými náboji zvětší, pak se účinek elektrostatické síly mezi těmito dvěma sníží. Pokud se vzdálenost dvou odlišných nábojů zvětšuje, pak se spolu se vzdáleností zvyšuje i přitažlivá síla.

Přečtěte si více o Elektrostatická síla a vzdálenost: co, kdy, jak a podrobná fakta.

Úloha 1: Uvažujme dvě nabité částice Q1,Q2,Q3a Q4 nesoucí náboj -1C, 3C, -2C, respektive 1C. Vypočítejte elektrostatickou sílu na částici Q1.

elektrostatická síla a náboj
Obr Elektrostatická síla mezi nabitými částicemi

Řešení: Elektrostatická síla působící na částici Q1 kvůli poplatku Q2 is

F1=1/ 4πɛ (q1q2/r2)

= 9 * 109(-3/4)

= -6.75 * 109N

Elektrostatická síla působící na částici Q1 kvůli poplatku Q3 is

F2=1/ 4πɛ (q1q2/r2)

= 9 * 109 (-1C)* (-2C)(2.8)2

= 9 * 109*{2/7.84}

=2.3*9*109N

Elektrostatická síla působící na částici Q1 kvůli poplatku Q4 is

F2=1/ 4πɛ (q1q2/r2)

= 9 * 109 (-1C)* (-2C)(2)2

= 9 * 109*{1/4}

= -2.25 * 109N

Proto, čistá síla působící na náboj Q1 je

F=F1+F2+F3

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

= -6.7 * 109N

Můžeme tedy vidět, že pokud je součin dvou nábojů kladný, pak bude elektrostatická síla kladná, v opačném případě je přitažlivá síla záporná.

Přečtěte si více o Elektrické pole mezi dvěma deskami: vzorec, velikost, směr, imp Časté dotazy.

Elektrostatická síla při nabíjení v elektrickém poli

Elektrostatická síla je síla působící mezi nabitými částicemi oddělenými určitou vzdáleností.

Síla, kterou působí jedna nabitá částice na druhý nosič náboje, je přímo úměrná elektrickému poli, které sama vytváří, a celkovému náboji částice, na kterou síla působí.

Pokud je síla způsobená dvěma nosiči náboje dána vztahem F=1/ 4πɛ (q1q2/r2), pak elektrické pole v důsledku náboje q1 je E1=1/ 4πɛ (q1/r12) a elektrické pole v důsledku náboje q2 je E2=1/ 4πɛ (q2/r22)

Proto elektrostatická síla působící na náboj q1 kvůli poplatku q2 je F=q1E1a elektrostatická síla působící na náboj q2 kvůli poplatku q1 je F=q2E2.

Nyní můžeme říci, že E=F/q

Elektrické pole je poměr elektrostatické síly a náboje nosiče. Elektrostatická síla přetrvává v rozsahu elektrického pole vytvářeného nabitou částicí.

Přečtěte si více o Elektrostatika.

Úloha 2: Jaké je elektrické pole způsobené částicí s nábojem +3C ve vzdálenosti 3 cm? Jakou silou bude působit na náboj +1C oddělený vzdáleností 5 cm?

Zadáno: q1= +3C

q2= +1C

r1= 3 cm

r2= 5 cm

elektrostatická síla a náboj
Fík Elektrostatická síla mezi dvěma náboji

Elektrické pole způsobené nábojem +3C ve vzdálenosti 3cm je

E1=1/ 4πɛ (q1/r12)

= 9 * 109(3 / 32)

= 3 * 109N

Elektrostatická síla mezi dvěma částicemi je

F=1/ 4πɛ (q1q2/r2)

= 9 * 109*{3*1/52}

= 9 * 109*{3/25}

= 1.08 * 109 N

Přečtěte si více o Je elektrostatická síla konzervativní: Vyčerpávající poznatky.

Jak elektrostatická síla působí na náboje?

Nabité částice vytvářejí své vlastní elektrické pole při pohybu a jsou omezeny na náboj částice a mezeru oddělení od ostatních nábojů.

Záporný nosič náboje bude působit přitažlivou silou na kladně nabitou částici a odpudivou silou na záporně nabitou částici.

Nosič náboje vytvoří elektrické pole, ve kterém bude tato síla přitahování nebo odpuzování ovlivňována. Elektrostatická síla mezi podobnými náboji je vždy odpudivá síla, protože mají tendenci se od sebe vzdalovat, protože nosiče náboje jsou stejné a otáčejí se v opačném směru než od sebe.

Pokud se dvě částice skládají z odlišných nábojů, pak budou vykazovat sílu přitažlivosti vůči sobě, protože záporný náboj se chce spojit s kladným nábojem, aby se stal neutrálním.

Přečtěte si více o Čistá elektrostatická síla: Jak hledat, problémy a časté dotazy.

Často kladené otázky

Jaká je elektrostatická síla mezi protonem a elektronem oddělenými vzdáleností 1fm?

Máme, d=1fm=10-15m

Náboj protonu q1= 1.6 * 10-19

Náboj elektronu q1= -1.6 * 10-19

Elektrostatická síla mezi dvěma částicemi náboje je tedy

E=1/ 4πɛ (q1q2/r2)

= 9 * 109* 1.6 * 10-19 * 1.6 * 10-19/ (10-15)2

= 230.4 N

Elektrostatická síla mezi elektronem a protonem je 230.4N.

Jak se liší elektrostatická síla od gravitační síly?

Elektrostatická síla je dána jako F=Kq1q2/r2 kde K=9*109Nm2/C2 a gravitační síla je dána vztahem FG=G m1m2/r2 kde G = 6.67 x 10-11 Nm2Kg2.

Síla mezi dvěma náboji se nazývá elektrostatická síla, která může být přitažlivá nebo odpudivá, zatímco gravitační síla mezi dvěma hmotnými objekty se nazývá gravitační síla a je vždy přitažlivou silou.

Jak závisí elektrické pole na elektrostatické síle?

I jedna nabitá částice může generovat svůj vlastní rozsah elektrického pole, ve kterém působí elektrostatickou silou na ostatní nabité částice.

Elektrostatické síly reagující mezi částicemi způsobují, že se částice buď odpuzují od sebe, nebo se přitahují, tedy elektrické pole je přímo úměrné elektrostatické síle.

Co znamená záporná elektrostatická síla?

Negativní elektrostatická síla implikuje přitažlivou sílu mezi dvěma nabitými částicemi.

Říká, že součin dvou nabitých částic je záporný, to znamená, že jeden z nábojů je kladný a druhý záporně nabitý.

Kolik druhů elektrostatických sil existuje?

V závislosti na většině nosičů náboje se elektrostatická síla dělí na přitažlivou sílu a odpudivou sílu.

Tyto síly se zcela spoléhají na náboj, který částice nese. Záporný náboj ukáže sílu přitažlivosti vůči částici s kladným nábojem a sílu odpuzování vůči částici s negativním nábojem.

Také čtení:

     

Zanechat komentář