Je elektrostatická síla konzervativní: 3 důležité koncepty

An elektrostatická síla kterému se také říká coulombická síla, je svou povahou konzervativní. Podívejme se, jak je elektrostatická síla konzervativní podrobně níže.

Elektrostatická síla, známá také jako coulombická síla, je svou povahou konzervativní, což znamená, že celkové množství práce provedené pro přesun náboje q z jednoho místa na druhé je nezávislé na ujeté dráze.

Kredity obrázku: MikeRun, Atraktivní elektrická síla mezi vlasy a balónkem, CC BY-SA 4.0

Jak je elektrostatická síla konzervativní?

Než porozumíme tomu, jak je elektrostatická síla konzervativní, nejprve porozumějme významu konzervativní síly.

• Konzervativní síla: Říká se, že síla je konzervativní, když celkové úsilí potřebné k přepravě částice mezi dvěma polohami není ovlivněno dráhou částice.

• Vraťme se tedy ke skutečné diskusi o tom, zda je elektrostatická síla konzervativní. 
  Vysvětlení je, že Elektrostatická síla je konzervativní protože splňuje výše zmíněnou zásadu a neporušuje ji. Ukažme si to na příkladu.

Zachování elektrostatické síly:

Uvažujme soustavu dvou nábojů, z nichž vezmeme jednotkový kladný náboj „Q“ z polohy A do polohy B v přímce a poté z polohy b do polohy A jakoukoli jinou cestou, jak ukazuje obrázek níže . Pak by se práce odvedená z jednoho místa na druhé po uzavřené dráze měla rovnat nule. Pokud se tak stane, znamená to, že elektrostatická síla je konzervativní.

Nyní z výše uvedeného obrázku můžeme napsat, že pokud vezmeme náboj Q z A do B,

W_AB = práce odvedená při převzetí náboje Q z polohy A do polohy B

W_AB  = Q (V._A - V_B) …… (1)

Podobně pokud vezmeme náboj Q z B do A,

W_BA  = práce odvedená při převzetí náboje Q z polohy B do polohy A

W_BA = Q (V._B - V_A) …… (2)

(Protože potenciální rozdíl je práce odvedená na jednotku nabití)

Celkovou nebo čistou práci odvedenou na uzavřené cestě lze tedy vypočítat jako,

W = W_AB+ W_BA

Sečtením rovnice 1 a rovnice 2 tedy dostaneme,

W = Q (V._A - V_B) + Q (V._B - V_A)

∴ W = Q [V_A - V_B + V_B - V_A ]

∴ Š = Q [0]

∴ Š = 0

Celková odvedená práce je nulová, protože úsilí potřebné k přesunutí náboje Q z A do B nezávisí na dráze, a proto se říká, že elektrostatická síla je konzervativní.

Poznámka: Již jsme se naučili, že elektrostatická přitažlivost mezi dvěma bodovými náboji funguje vždy podél čáry, která je spojuje, a že jde také o pár akce-reakce. To je důvod, proč je elektrostatická síla označována jako centrální síla. A ještě jednou, je dobře zavedenou pravdou centrální síla je od přírody konzervativní.

FAQs

Otázka: Co je to elektrostatická síla nebo coulombická síla?

Odpověď: Vypočítat sílu, ke které dochází mezi dvěma elektricky nabitými částicemi, které jsou nehybné v prostoru.

"Zákon uvádí, že velikost elektrostatické síly přitahování nebo odpuzování mezi dvěma bodovými náboji je přímo úměrná součinu velikostí nábojů a nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti mezi nimi."

Kde K (Coulombova konstanta) ≈ 8.988 × 10⁹ N⋅m²⋅C⁻²,

q1 a q2 = velikosti nábojů 

a r = vzdálenost mezi dvěma náboji.

Když jsou dva náboje spojeny přímkou, síla je mezi nimi směrována přímou cestou. Vyvinutá síla je odpudivá, když jsou náboje identické, a síla je přitažlivá v případě opačných nábojů.

Otázka: Jaký je význam elektrického pole?

Odpověď: Pole, se kterým se setkávají jiné nabité částice.

Elektrické pole je pole nebo okolí, kde nabitá částice cítí nějakou sílu, která na něj působí.

Elektrická pole mohou být vytvářena elektrickými náboji nebo časově proměnnými magnetickými poli, v závislosti na jejich zdroji.

Elektrické pole je dáno vztahem,

E = F/q 

Kde E = elektrické pole, F = Coulombova síla a q = jednotkový zkušební náboj

Otázka: Jaké jsou různé příklady konzervativních sil?

Odpověď: Následují příklady konzervativních sil

• Elektrostatická síla
• Gravitační síla
• Magnetická síla
• Jarní síla
• Centrální síla

Otázka: Jaké jsou příklady elektrostatické síly?

Odpověď: V předmětech každodenního života můžeme pozorovat elektrostatickou sílu.

1. Když potřeme hřebenem na mastné vlasy na hlavě a pak, když je ten hřeben umístěn poblíž malých kousků papíru, zjistíme, že se malé kousky přitahují k hřebenu. K tomu dochází kvůli elektrostatické síle generované mezi těmito objekty.
2. Pokud se o sebe třely dva balónky, zdálo se, že se k sobě přitahují.
3. Osvětlení na obloze.

Otázka: Jaký je význam síly a pole?

Odpověď: Síla a pole jsou dvě různé věci.

Síla: Síla je něco, co může uvést tělo do pohybu po jeho použití.

Pole: Pole je matematický koncept nebo entita, která odkazuje na prostor, ve kterém má každý bod hodnotu.

Také čtení:

• Rozdíl mezi tlumeným kmitáním a nuceným kmitáním
• Dostředivá síla vs dostředivé zrychlení
• Co dokáže vyvinout sílu
• Příklad Coriolisovy síly
• Jak zjistit čistou sílu s hmotností a rychlostí
• Jak najít normálovou sílu při kruhovém pohybu
• Příklad statické síly
• Je gravitační síla kladná
• Je magnetické pole a magnetická síla stejné
• Jak najít hmotnost v dostředivé síle