Električno Polje - 1. Istorija Elektrostatike 3 Fundamentalni Koncepti 6

Električno Polje
Električno Polje Definisano Je Kao Kulonova Sila Po Količini Naelektrisanja. Pravac I Smer Polja Poklapa Se Sa Pravcem Koji Bi Imala Sila Koja Deluje Na Probno Pozitivno Naelektrisanje. Električno Polje Je Radijalno I Usmereno Spolja Od Pozitivnog Tačkastog Naelektrisanja, A Radijalno I Usmereno Ka Negativnom Tačkastom Naelektrisanju.
Električno Polje Se Definiše Kao Konstanta Proporcionalnosti Između Naelektrisanja I Sile:
Gde Je :
F Sila Data Kulonovim Zakonom,
Q Količina Naelektrisanja „probnog Naelektrisanja
Q Količina Naelektrisanja Tela Koje Stvara Električno Polje,
A R Je Vektor Rastojanja Od Čestice Sa Naelektrisanjem Q.
Treba Primetiti Da Je Ova Jednačina Tačna Samo U Slučaju Elektrostatike, Odnosno, Kada Se Ništa Ne Kreće U Prostoru. U Opštem Slučaju Naelektrisanja Koja Se Pomeraju U Prostoru, Ova Jednačina Postaje Jednačina Lorencove Sile.
Vektorski Oblik
Da Bi Smo Istovremeno Dobili Intenzitet, Pravac I Smer Kulonove Sile, More Se Koristiti Vektorski Oblik Zakona :
Gde Je:
F Vektor Kulonove Sile,
Q1i Q2količine Naelektrisanja
R = R1 - R2vektor Rastojanja Između Dva Naelektrisanja,
R1 Vektor Položaja Q1,
R2 Vektor Položaja Q2, I
Jedinicni Vektor Sa Pravcem I Smerom Istim Kao Kod R.
Ova Vektorska Jednacina Pokazuje Da Se Suprotna Naelektrisanja Privlače , A Ista Odbijaju.Kada Je Q1 I Q2negativno, Sila Je Privlačna.Kada Je Pozitivno Slia Je Odbojna.
Grafička Predstava
Na Slici 1.9 Je Grafička Predstava Kulonovog Zakona Je Slila Koju Trpi . Je Vektor Između Dva Naelektrisanja( I ).
Slika 1.10
Elektrostatičke Aproksimacije
U Obema Formulacijama, Skalarnoj I Vektorskoj, Kulonov Zakon Je Tačan Samo Ako Su Naelektrisanja U Mirovanju, A Ostaje Približnotačan Za Manje Brzine Kretanja.Kada Se Naelektrisanja Kreću, Stvara Se Magnetno Poljekoje Menja Kulonove Sile Koje Deluju Na Naelektrisanje. Sila Koja Nastaje Usled Magnetnog Poljamože Se Smatrati Kao Silaelektrostatičkog Polja Pod Uslovom Da Se U Obzir Uzme I Ajnštanova Teorija Relativiteta.
Gusov Zakon
U Fizici, Gaussov Zakon Daje Zavisnost Električnog Fluksa, Koji Izvire Iz Neke Zatvorene Površine, Od Električnog Naboja, Koji Se Nalazi Unutar Te Površine.
Kulonov Zakon Je Specijalni Oblik Gausovog Zakona. U Specijalnom Slučaju Sferne Površine Sa Električnim Nabojem U Centru, Linije Električnog Polja Su Okomite Na Površ, Sa Istim Intenzitetom U Svakoj Tački Sfere, Dajući Jednostavniji Oblik Gaussovog Zakona:
Gdje Je:
E Jačina Električnog Polja Na Rastojanju
R Od Električnog Naboja
Q Koji Se Nalazi U Centru Površi, A
Ε0 Je Permitivnost Vakuuma.
Stoga Se Zaključuje Da Iz Gaussovog Zakona Slijedi Poznata Zakonitost Kulonovog Zakona Da Je Električno Polje Obrnuto Proporcionalno Kvadratu Rastojanja.
Elektrostatična Aproksimacija
Validnos Elektrostatičke Aproksimacije Počiva Da Je Lektrilčno Polje Irotational:
Od Faradeojevog Zakona, Ova Pretpostavka Podrazumeva Odsustvo Ili Skoro Odsustvo Vremena Različitog Magnetnog Polja:
Drugim Rečima , Elektrostatika Ne Zahteva Odsustvo Magnetnog Polja Ili Električnih Struja. Umesto Toga, Ako Magnetna Polja Ili Struja Zaista Postoje, Oni Ne Moraju Da Se Menjaju Sa Vremenom, Ili U Najgorem Slučaju, Moraju Se Promeniti Sa Vremenom Samo Veoma Sporo.U Nekim Problemima, Elektrostatika I Magnetostatika Mogu Biti Potrebne Da Tačo Predvidi, Ali Spojnica Između Njih I Dalje Može Biti Ignorisano.
Elektrostatični Potencijal I Napon
Posmatrajmo Malo Pozitivno Probno Naelektrisanje Qδ+ Koje Se Nalazi U Tački a Elektrostatičkog Polja K Kao Na Sici 1.11.
Prenesimo Lagano Naelektrisanje Qδ+ Iz Tačke a U Tačku B Djelujući Spoljašnjom Silom (Npr. Mehaničkom). Pri Tome Će Spoljašnja Sila Izvršiti Određeni Rad Jer Djeluje Protiv Sile Električnog Polja:
Slika 1.11
Uloženi Rad, Prema Zakonu O Održanju Energije, Mora Povećati Potencijalnu Energiju Sistema Naelektrisanih Tela.Povećanje Potencijalne Energije Sistema Jednako Je Izvršenom Radu Sile Δa, A Wa I Wbsu Elektrostatičke Potencijalne Energije Naelektrisanja U Tačkamaa I B, Respektivno. Kako Potencijalna Energija Zavisi Samo Od Položaja Tela,To Će Njeno Povećanje Pri Prenosu Naelektrisanjaδq Iz Tačke a U Tačku B Biti Nezavisno Od Puta Kojim Je to Opterećenje Prenijeto.Povećanje Je Isto, Bez Obzira Da Li Smo Prenošenje Izvršili Trasom “m”, “p” Ili Ma Kojom Drugom.Količnik Između Rada Spoljašnjih Sila Δai Količine Elektriciteta Δq Naziva Se Porast Potenciala Od Tačke a Do Tačke B:
Napomenimo Da Se Često Za Potencijalnu Razliku Ili Napon Između Dvije Tačke Uzima Gore Definisana Vrednost, Ali Sa Promijenjenim Znakom. U Tom Slučaju Se Napon Izražava Radom Električnih Sila Po Jedinici Opterećenja. Pri Prenosu Naelektrisanja Pod Dejstvom Sila Električnog Polja, Ukupna Potencijalna Energija Sistema Naelektrisanih Tela Opada, Pa Se Tada Radi O Padu Potencijala Između Dvije Tačke, Ili O Padu Napona.
|