El concepte de Electric Field Lines va ser introduït per Michael Faraday, va néixer el 22 de setembre de 1791 a Londres i va morir el 25 d'agost de 1867 al palau de Hampton Court, Molesey. En molts àmbits de la física, els camps elèctrics són importants i en tecnologia elèctrica aquests camps s’exploten pràcticament. La força atractiva entre els electrons i el nucli atòmic, són els camps elèctrics responsables. La unitat SI de intensitat del senyal del camp elèctric és v / m (volt per metre) i segons els camps magnètics variables en el temps o pel càrregues elèctriques, es creen els camps elèctrics. Es discuteix la breu explicació de les línies elèctriques arxivades i la representació de les línies de camp.
Què són les línies de camp elèctric?
Definició: Una línia de camp elèctric es defineix com una regió en què una càrrega elèctrica experimenta una força. Els objectes carregats poden ser positius o negatius, les càrregues oposades s’atrauen mútuament i, de la mateixa manera, es repel·leixen. Les línies de camp són representacions visuals del camp elèctric creat per una sola càrrega o un grup de càrregues i s’abreuja com a camp E. Es tracta d’un concepte tridimensional i, per tant, no es pot visualitzar amb una gran correcció en un pla. La lletra E representa el vector de camp elèctric i és tangent a la línia de camp en cada punt. La direcció d’aquestes línies és la mateixa que la del vector de camp elèctric.
Intensitat del camp elèctric a causa de la càrrega puntual i del grup de càrrega
La intensitat del camp elèctric a causa de les càrregues puntuals es pot obtenir utilitzant la llei de Coulomb. La intensitat del camp elèctric a causa de la càrrega puntual es mostra a la figura següent.
intensitat del camp elèctric-a causa de la càrrega puntual
Segons la llei de Coulomb, la força 'F' s'expressa com
F = q * q0/ 4Πε0r2r ̂ ……………………… eq (1)
La intensitat del camp elèctric a causa d’una càrrega puntual s’expressa com.
E = F / q0r ̂ ……………………. eq (2)
El substitut de l’eq (1) per l’eq (2) obtindrà l’expressió de la intensitat del camp elèctric juntament amb la càrrega puntual i la prova de càrrega
E = q * q0/ 4Πε0r2* 1 / q0 r ̂
E = q / 4Πε0r2r ̂ ……………… eq (3)
On r ̂ és el vector unitari
Una equació (3) és la intensitat del camp elèctric a causa de la càrrega puntual juntament amb la càrrega puntual i la càrrega de prova. La intensitat del camp elèctric a causa del grup de càrregues es mostra a la figura següent
intensitat de camp elèctric a causa d'un grup de càrregues
On q 1,q2,q3,q4,q5,q6.......... q n són els càrrecs i r1,r2,r3,r4,r5,r6……… rn són les distàncies.
La intensitat del camp elèctric a causa del grup de càrregues del punt p ve donada per
E = E1+ E2+ E3+ E4+ ……… + En……………………. eq (4)
Com sabem, la intensitat del camp elèctric a causa de la càrrega puntual s’expressa en l’equació anterior (3), de manera similar
ÉS1= q1/ 4Πε0r12r ̂1
ÉS2= q2/ 4Πε0r22r ̂2
ÉS3= q3/ 4Πε0r32r ̂3…………ÉSn= qn/ 4Πε0rn2r ̂n
Substitut E1,ÉS2,ÉS3,ÉS4,………ÉSn obtindran els valors de l’equació (4)
E = q1/ 4Πε0r12r ̂1+ q2/ 4Πε0r22r ̂2+ q3/ 4Πε0r32r ̂3+ ......... .. + qn/ 4Πε0rn2r ̂n
E = 1 / 4Πε0[q1/ r12r ̂1+ q2/ r22r ̂2+ q3/ r32r3+ ......... .. + qn/ rn2r ̂n] …………………………. eq (5)
Una equació (5) és la intensitat del camp elèctric a causa del grup de càrregues
Representació de línies de camp
Per q> 0: Quan q és superior a zero (q> 0), la càrrega és positiva i les línies de camp estan radialment cap a l'exterior. Les línies de camp per a q> 0 es mostren a la figura següent.
línia-de-camp-elèctrica-per-càrrega-superior-a-zero
Per q<0: Quan q és inferior a zero (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.
per-q-menys-de-zero
A diferència de les càrregues o el dipol: La representació de línies de camp per a càrregues o diferències dipol es mostra a la figura següent.
línies de camp elèctric per a càrregues diferents
Per a càrrecs similars
Si | q1 | = | q2 |: Si carrega q1i q2són iguals, el punt neutre i la intensitat del camp són zero per a càrregues similars i es troba al centre de q1i q2càrrecs.
charge-q1-is-equal-to-q2
Si | q1 |> | q2 |: Si carrega q1és més gran que q2, el punt neutre 'p' es desplaça cap a la càrrega q2de menor magnitud.
Camp elèctric uniforme: En el camp elèctric uniforme, les línies de camp parteixen de la càrrega positiva i passen a la càrrega negativa. Les línies de camp són equidistants i les línies són paral·leles en el camp elèctric uniforme.
camp-elèctric-uniforme
Propietats
Les propietats de les línies de camp elèctric són
- Les línies de camp parteixen de la càrrega positiva i acaben en la càrrega negativa
- Les línies de camp són contínues
- Les línies de camp no es creuen mai (raó: si es creuen entre si, hi haurà dues direccions d’un camp elèctric en el punt que no és possible)
- A la regió del camp elèctric fort, les línies estan molt a prop les unes de les altres, mentre que a la regió del camp elèctric feble les línies són molt llargues
- A la regió de la línia de camp elèctrica uniforme, hi ha línies paral·leles equidistants
- Les línies de camp són sempre normals a la superfície del conductor
Regles per dibuixar línies de camp elèctriques
Les regles per dibuixar línies de camp són
- Per a un grup determinat de càrregues puntuals, les línies de camp sempre s’originen a partir de càrrega positiva i acaben en una càrrega negativa. En cas que hi hagi algun excés de càrrega, algunes línies començaran o acabaran indefinidament.
Per exemple, a la figura anterior q1és més gran que q2. Les línies s’originen a q2, així que carrega q2és positiu i en la càrrega q1algunes línies provenen de infinitament lluny. - El nombre de línies traçades que acaben en una càrrega negativa o que deixen una càrrega positiva és proporcional a la magnitud de la càrrega.
Així que més alta serà la càrrega que en deixaran més línies si és una càrrega positiva o acabaran en ella si és una càrrega negativa. - Les línies de camp mai no es creuen
Preguntes freqüents
1). Quins són els tipus de línies de camp elèctric?
El camp elèctric uniforme i el camp elèctric no uniforme són els dos tipus de línies de camp elèctric. Es diu que la línia de camp és un camp elèctric uniforme quan el camp elèctric és constant i es diu que és un camp elèctric no uniforme quan el camp és irregular en cada punt.
2). Com es fa un camp elèctric?
Per les càrregues estacionàries es produeix el camp elèctric i per les càrregues en moviment es produeix el camp magnètic.
3). Com es produeix el camp elèctric?
El camp elèctric és produït per les partícules carregades. En la direcció del camp, les càrregues positives s’acceleren i en la direcció oposada del camp, s’acceleren les partícules carregades negativament.
4). Quina és la intensitat del camp elèctric a causa de les càrregues puntuals?
La intensitat del camp elèctric a causa de la càrrega puntual juntament amb la càrrega puntual i la càrrega de prova s’expressa com
E = q / 4Πε0r2r ̂
On E és la intensitat del camp elèctric, r ̂ és el vector unitari i q és la càrrega.
5). Com indiquen les línies del camp elèctric la força del camp?
La intensitat de les línies de camp elèctric depèn de la càrrega font i el camp elèctric és fort quan les línies de camp estan molt juntes.
En aquest article, camp elèctric es discuteix la intensitat deguda a la càrrega puntual i al grup de càrrega, la representació de les línies de camp, les propietats de les línies de camp i les regles per dibuixar línies de camp elèctriques. Aquí teniu una pregunta, què és una càrrega de prova i una càrrega puntual en un camp elèctric?
