Síla na pohybující se náboj v elektrickém poli: Několik přístupů a příklady problémů

by

Síla při přesunu náboje dovnitř elektrické pole se určuje, když se nabitá částice pohybuje bez zrychlení, vytváří elektrické pole.

Nejprve se vytvoří elektrické pole, když se nabijí dvě paralelní desky, jinak nazývané kondenzátory. Když jsou zkušební náboje umístěny mezi nabité desky kondenzátoru, pohybují se od kladného konce k zápornému konci. Každý takový náboj nese takto tvořící čáru.

Testovací náboje se pohybují z kladné na zápornou stranu a vytvářejí siločáry, které se nazývají elektrické pole. Protože tyto čáry nábojů tvoří jednotný vzor, ​​pak se říká, že je vytvořeno jednotné elektrické pole.

Síla Na Pohybující se Náboj V Elektrickém Poli

Když je zkušební náboj umístěn na zápornou stranu desky, bude se přitahovat a přitažlivá síla bude menší. Ale když je další zkušební náboj umístěn blíže ke kladné straně desky opačné než je ta druhá, přitažlivá síla by byla větší.

Když je zkušební náboj umístěn blíže ke kladné straně náboje, odpuzování je větší a síla přitahování k záporné straně desky je větší. Takže síla působící na pohybující se náboj v elektrickém poli závisí na tom, kde se náboj nachází a na vzdálenosti.

Elektrické pole se vytváří pouze tehdy, když jsou náboje v klidu. Síla působící na tento náboj je tedy určena na základě polohy zkušebního náboje. Ať už je blíže nebo daleko od příslušných nábojů, je umístěn.

Jak vypočítáte sílu pohybujícího se náboje

Síla na pohybující se náboj v elektrickém poli se vypočítá pomocí vzorce is F = e E, zde náboj považujeme za elektron a značíme jej písmenem e. Elektrické pole je označeno písmenem E.

Síla elektronu není nic jiného než zrychlení po celé hmotnosti elektronu v elektrickém poli a je dána jako a = (e E)/m. Tento vzorec definuje elektrické pole jako sílu jednotkového náboje, E = F / q (e).

Nyní bylo vypočteno zrychlení a rychlost vypadá takto, Vf2 = V02 + 2 a ∆ X. Kde je Vf konečná rychlosta V0 je počáteční rychlost. Výše uvedený vzorec je dán za předpokladu, že elektron nezrychlí. Tato rychlost by se neměla příliš blížit rychlosti světla (3 x 108 m/s), jinak by to byl úplně jiný scénář. Rychlost nabíjení proto musí být nižší.

2 2

Z výše uvedeného obrázku uvažujte záporný zkušební náboj pohybující se přes elektrická pole. Tento náboj má počáteční rychlost a vystřelí elektrické pole a neprojde jím, protože dvě paralelní desky mají záporné a kladné náboje na opačných stranách. 

Když je elektron se záporným nábojem umístěn mezi desky, je vychýlen náboji přítomnými v okolí. Vzhledem k tomu, že v procesu vzniká stejnoměrné elektrické pole, náboj se pohybuje rychleji s počáteční rychlostí a je také kolmý k poli.

Náboj, na který působí síla, když se odkloní od elektrického pole, vydá projektil. Elektron se přesune ze svého původního místa (x) do nové polohy zvané y. To tvoří dráhu projektilu.

Nyní existuje možnost, aby se náboj dostal z desek. Když k tomu dojde, svírá s dráhou střely úhel θ. Zde musíme vědět, co je (y) a θ. Vychýlení pochází z obrazu (y) a θ je úhel elektronu, který vystupuje z desek.

3 1

Na elektron umístěný mezi deskami působí síla směrem nahoru, protože strana desky obrácená dovnitř má kladný náboj. Proto bude elektron přitahován k této straně desky.

Musíme vypočítat sílu, zrychlení a rychlost náboje pohybujícího se v elektrickém poli. Síla, kterou působí pohybující se náboj v elektrickém poli v bodě (y) je Fy = eE. Zrychlení je ay = (eE)/m.

Výchylka (y) je formulována a nakonec dostaneme rovnici pro výpočet síly takto (y) = (eE x2) / 2my2. Potom je úhel, pod kterým elektron vystupuje z nabitých desek kondenzátoru, takový, jaký je uveden, tan θ = (eEx) / mV02 .

Toto je základní vzorec, který potřebujeme znát před výpočtem síly působící na pohybující se náboje v elektrickém poli. Takže se zatím zabýváme jednoduchými technikami a tak dále.

Síla na pohybující se náboj v elektrickém poli je náboj vynásobený elektrickým polem nebo stejnoměrným elektrickým polem.

Síla na pohybující se náboj v rovnoměrném elektrickém poli

Potřebujeme vědět, že když je náboj v pohybu, vytváří pouze magnetické pole. Poplatky, které nejsou v pohybu, standardně vyrábějí elektřinu. Přítomnost an elektrické pole způsobuje magnetické pole k výrobě.

V systému je přítomen bodový náboj a testovací náboj. Takže síla, kterou působí bodový náboj na zkušební náboj, se nazývá elektrostatická síla. Jedná se o sílu působící na pohybující se náboj v elektrickém poli.

Můžeme jasně pochopit, jak síla působí na pohybující se náboj v an elektrické pole pomocí příkladu.

Náboj pohybující se mezi deskami kondenzátoru je přitahován a odpuzován současně. Když jsou dvě desky umístěny ve vzdálenosti d, desky proti sobě budou mít opačný náboj.

Takže když je zkušební náboj umístěn mezi, bude se buď přitahovat nebo odpuzovat v závislosti na velikosti, kterou má.

Příklady problémů se silou na pohybující se náboj v elektrickém poli

4 1

Z výše uvedeného diagramu musíme určit znaménko nebo náboj částice pohybující se projektilovým pohybem. Víme, že 1, 2 cestují jedním směrem a 3 jiným směrem.

Pozitivně nabitá deska je umístěna nahoře a záporně nabitá deska dole. Obě desky jsou obráceny dovnitř. A poplatky jsou dovnitř.

Nyní se náboje 1 a 2 pohybují směrem ke kladné straně desky a náboj 3 směřuje k záporné straně desky.

Náboje 1 a 2 jsou nabité záporně a náboj 3 kladně. Toto je velmi jednoduchý způsob, jak najít znamení náboje pohybujícího se v elektrickém poli působícím silou.

Budeme muset určit poměr náboje k hmotnosti, ať už vysoký nebo nízký, na základě směru, kterým se každý z těchto nábojů pohybuje.

Náboj 3 bude mít poměr náboje k hmotnosti velmi vysoký kvůli velkému vychýlení. To znamená, že náboj tři je odkloněn do dlouhé pozice ze své původní pozice. Protože je výchylka vysoká, je také vysoký poměr náboje k hmotnosti.

5 1

Uvažujme dvě nabité desky držené vzájemně rovnoběžně vodorovně. Kladně nabité a záporně nabité desky jsou umístěny nahoře a dole. Délka desky je l a vzdálenost mezi deskami je dána d

Mezi deskami je umístěn náboj o hmotnosti m a náboj +q. Tento náboj +q bude přitahován ke spodní desce. Elektron má počáteční rychlost V0. Tato rychlost určuje, jak daleko se náboj dostane v důsledku přítomnosti elektrického pole.

Nyní tedy musíme najít minimální počáteční rychlost potřebnou k většímu vychýlení a vynoření se z desek.

Víme, že síla je Fy = eE a zrychlení je ay= (qE)/m. Pomocí těchto informací se provede zdlouhavý výpočet a nakonec dostaneme rovnici pro výpočet minimální počáteční rychlosti. A to bude V0 = L {(qE / MD)}1/2.

Problém síly na pohybující se náboj v rovnoměrném elektrickém poli

Uvažujme náboj pohybující se v elektrickém poli. Náboj je umístěn mezi nabité kondenzátory. Na náboj při jeho pohybu působí síla. The elektrické pole působící na bod náboj q= 2 NC je E= 7.91 X 105 N/C. Co síla působí elektrické pole na obvinění?

F = eE

F = 2 x 10-9C x 7.19 x 105

F = 0.180N

Nyní máme jasnou představu o síle působící na pohybující se náboj v elektrickém poli.

*************************

Také čtení: