電界強度とは:式と計算

電界強度とは:式と計算

全ての 材料 電子、陽子、中性子などの亜原子粒子を含む原子で構成されています。これらの亜原子粒子は、荷電粒子としても知られています。 電子 陽子は正に帯電しているのに対し、負の電荷を持っています。原子が陽子の数に比べて多数の電子を含んでいる場合、それは負に帯電していると言われます。一方、原子に電子の数に比べて陽子が多い場合は、正に帯電していると言われます。すべての電荷には、それに関連する電界があります。電荷の特徴の1つは電界強度です。



電界強度とは何ですか?

定義: 電荷は、電子や光子などの原子の亜原子粒子によって運ばれます。電子の電荷は約1.602×10です-19クーロン。すべての荷電粒子は、その電気力の効果が感じられるその周りの空間を作成します。荷電粒子の周りのこの空間は、「 電界 「。ユニットテストのたびに 充電 この電界に置かれると、ソース粒子によって放出される力が発生します。単位荷電粒子が電場に置かれたときに受ける力の量は、電場強度として知られています。


電界強度はベクトル量です。大きさと方向の両方があります。ソース電荷の電界にさらされるテスト電荷は、静止位置にある場合でも力を受けます。電界強度は質量に依存せず、 速度 試験電荷粒子の。これは、テスト電荷粒子に存在する電荷の量にのみ依存します。テスト電荷は、正に帯電した粒子または負に帯電した粒子のいずれかです。





電界の方向は、テスト電荷粒子の電荷によって決定されます。電界強度の方向を導出するために、テスト電荷は正電荷と見なされます。したがって、正のテスト電荷粒子がこの電界に導入されると、反発力が発生します。したがって、電界強度は電荷から離れる方向に向けられます。一方、負に帯電したテスト電荷の場合、電界強度の力の方向はソース電荷粒子に向かいます。

電界強度の式

電荷が「Q」の荷電粒子を考えてみましょう。この荷電粒子は、その周りに電界を生成します。この荷電粒子は電界の発生源であるため、発生源電荷と呼ばれます。ソース電荷によって生成された電界の強さは、その電界に別の電荷を置くことによって計算できます。電界強度を測定するために使用されるこの外部荷電粒子は、テスト電荷と呼ばれます。テスト料金の料金を「q」とします。



電界強度

電界強度

テストチャージが電界に置かれると、引力または反発電源のいずれかが発生します。力を「F」で表します。ここで、電界強度の大きさは、「テスト電荷に対する電荷あたりの力」として定義できます。したがって、電界強度「E」は次のように与えられます。


E = F / q——Eqn1

ここでは、ソース電荷粒子の電荷ではなく、テスト電荷粒子の電荷が考慮されます。 SI単位で考えると、電界強度の単位はクーロンあたりのニュートンです。電界強度は、テスト電荷粒子の電荷量とは無関係です。これは、テスト電荷粒子の電荷に関係なく、ソース電荷の周囲全体で同じように測定されます。

クーロンの法則から

電界強度は、電界強度とも呼ばれます。電界強度の式は、クーロンの法則から導き出すこともできます。この法則は、粒子の電荷と粒子間の距離の関係を示しています。ここで、2つの料金は「q」と「Q」です。したがって、電気力「F」は次のように与えられます。

F = k.q.Q / d

ここで、kは比例定数、dは電荷間の距離です。この式を式1の力に置き換えると、電界強度の式は次のようになります。

E = k。 Q / d

上記の式は、電界強度が2つの要因に依存していることを示しています。ソース電荷「Q」の電荷と、ソース電荷とテスト電荷の間の距離です。

したがって、電荷の電界強度は場所に依存します。これは、ソース電荷とテスト電荷の間の距離の2乗に反比例します。距離が長くなると、電界強度または電界強度の大きさが減少します。

電界強度の計算

電界強度の式から、次のことが導き出されました-

  • これは、ソース電荷とテスト電荷の間の距離に反比例します。
  • ソース電荷の電荷「Q」に正比例します。
  • テスト料金「q」の料金に依存しません。

これらの条件を逆二乗の法則に適用すると、距離d1での電界強度(E1)と距離(d2)での電界強度(E2)の関係は次のようになります。

E1 / E2 = d1 / d

したがって、距離が2倍に増加すると、電界強度は4倍に減少します。

電荷が-1.6×10の粒子に作用する電界強度を計算します-19電気力が 5.6×10-15N。

ここでは、力Fと電荷「q」が与えられます。次に、電界強度Eは次のように計算されます。 E = F / q

したがって、 E = 5.6×10-15/-1.6x10-19= -3.5×104該当なし

単位kg.m / sの力(ニュートン)の寸法式MLTです-2。アンペア秒のクーロンの寸法式はATです。したがって、電界強度の寸法式はMLTです。-3-1

よくある質問

1)。電界はどのように定義されますか?

電界は、単位電荷あたりの力として定義されます。

2)。比例定数「k」の値は何ですか?

クーロンの法則における比例定数「k」の値は9.0×10です。9N.m/ C

3)。電界強度は試験電荷の電荷量に依存しますか?

いいえ、電界強度は量「q」に依存しません。クーロンの法則によれば、電荷が増加すると、電気力も同じ係数で増加します。したがって、これら2つの変更は互いに相殺されます。これは、電界強度の式E = F / qで理解できます。

4)。正に帯電した試験粒子を使用した場合の電界強度の方向は何ですか?

正電荷の粒子が使用される場合、電界強度ベクトルは常に正に帯電した物体から離れる方向に向けられます。ソース電荷とテスト電荷の両方が正電荷であるため、それらは互いに反発します。これは、負に帯電した粒子の場合はその逆です。

したがって、点電荷が多くのソース電荷の影響下に置かれると、事態は困難になります。ここで、最初は、 電界 個々のソース電荷の強度が計算されます。次に、これらすべての強度のベクトル和が、その点電荷での結果の電界強度を示します。試験電荷が負の場合の電界強度の方向は何ですか?