Совет 1: Как определить направление вектора напряженности

Заряженные тела могут воздействовать друг на друга без соприкосновения через электрическое поле. Поле, которое создается неподвижными электрическими частицами, называется электростатическим.
Инструкция
1
Если в электрическое поле, создаваемое зарядом Q, поместить еще один заряд Q0, то оно будет воздействовать на него с определенной силой. Это характеристика называется напряженностью электрического поля E. Она представляет собой отношение силы F, с которое поле действует на положительный электрический заряд Q0 в определенной точке пространства, к значению этого заряда: E = F/Q0.
2
В зависимости от конкретной точки пространства, значение напряженности поля E может меняться, что выражается формулой Е = Е (x, y, z, t). Поэтому напряженность электрического поля относится к векторным физическим величинам.
3
Поскольку напряженность поля зависит от силой, действующей на точечный заряд, то вектор напряженности электрического поля E одинаков с вектором силы F. Согласно закону Кулона, сила, с которой взаимодействуют две заряженные частицы в вакууме, направлена по прямой линии, которая соединяет эти заряды.
4
Майкл Фарадей предложил наглядно изображать напряженность поля электрического заряда с помощью линий напряженности. Эти линии совпадают с вектором напряженности во всех точках по касательной. На чертежах их принято обозначать стрелками.
5
В том случае, если электрическое поле однородно и вектор его напряженности постоянен по своему модулю и направлению, то линии напряженности параллельны с ним. Если электрическое поле создается положительно заряженным телом, линии напряженности направлены от него, а в случае с отрицательно заряженной частицей - по направлению к нему.

Совет 2: Как найти напряженность электрического поля

Для того чтобы найти напряженность электрического поля, внесите в него известный пробный заряд. Измерьте силу, которая действует на него со стороны поля и рассчитайте значение напряженности. Если электрическое поле создается точечным зарядом или конденсатором, рассчитайте его по специальным формулам.
Вам понадобится
  • электрометр, динамометр, вольтметр, линейку и транспортир.
Инструкция
1
Определение напряженности произвольного электрического поля Возьмите заряженное тело, размеры которого незначительны по сравнению размерами тела, генерирующего электрическое поле. Хорошо подойдет заряженный металлический шарик с малой массой. Измерьте величину его заряда электрометром и внесите в электрическое поле. Уравновесьте силу, действующую на заряд со стороны электрического поля динамометром и снимите с него показания в ньютонах. После этого значение силы, поделите на величину заряда в Кулонах (E=F/q). Результатом будет напряженность электрического поля в вольтах на метр.
2
Определение напряженности электрического поля точечного заряда Если электрическое поле генерируется зарядом, величина которого известна, для определения его напряженности в некоторой точке пространства удаленной от него, измерьте это расстояние между избранной точкой и зарядом в метрах. После этого величину заряда в Кулонах, поделите на измеренное расстояние, возведенное во вторую степень (q/r²). Полученный результат умножьте на коэффициент 9*10^9.
3
Определение напряженности электрического поля конденсатора Измерьте разность потенциалов (напряжение) между пластинами конденсатора. Для этого параллельно ним присоедините вольтметр, результат зафиксируйте в вольтах. Затем измерьте расстояние между этими пластинами в метрах. Поделите значение напряжения на расстояние между пластинами, результатом будет напряженность электрического поля. Если между пластинами расположен не воздух, определите диэлектрическую проницаемость данной среды и поделите результат не ее значение.
4
Определение электрического поля, созданного несколькими полями Если поле в данной точке является результатом наложения нескольких электрических полей, найдите векторную сумму значений этих полей, с учетом их направления (принцип суперпозиции полей). Если нужно найти электрическое поле, образованное двумя полями, постройте их векторы в данной точке, измерьте угол между ними. Затем возведите каждое из их значений в квадрат, найдите их сумму. Вычислите произведение значений напряженности полей, умножьте его на косинус угла, который равен 180º минус угол между векторами напряженностей, а результат умножьте на 2. После этого от суммы квадратов напряженностей отнимите полученное число (E=E1²+E2²-2E1E2*Cos(180º-α)). При построении полей учитывайте, что силовые линии выходят из положительных зарядов и входят в отрицательные.
Видео по теме

Совет 3: Как определить модуль вектора

Объектами векторной алгебры являются отрезки прямой, имеющие направление и длину, называемую модулем. Чтобы определить модуль вектора, следует извлечь квадратный корень из величины, представляющей собой сумму квадратов его проекций на координатные оси.
Инструкция
1
Векторы характеризуются двумя основными свойствами: длиной и направлением. Длина вектора называется модулем или нормой и представляет собой скалярное значение, расстояние от точки начала до точки конца. Оба свойства применяются для графического изображения различных величин или действий, например, физических сил, движения элементарных частиц и пр.
2
Местоположение вектора в двухмерном или трехмерном пространстве не влияет на его свойства. Если перенести его в другое место, то изменятся лишь координаты его концов, однако модуль и направление останутся прежними. Эта независимость позволяет использовать средства векторной алгебры в различных вычислениях, например, определения углов между пространственными прямыми и плоскостями.
3
Каждый вектор можно задать координатами его концов. Рассмотрим для начала двухмерное пространство: пусть начало вектора находится в точке А (1, -3), а конец – в точке В (4, -5). Чтобы найти их проекции, опустите перпендикуляры на ось абсцисс и ординат.
4
Определите проекции самого вектора, которые можно вычислить по формуле:АВх = (xb - xa) = 3;ABy = (yb - ya) = -2, где:ABx и ABy – проекции вектора на оси Ох и Оу;xa и xb – абсциссы точек А и В;ya и yb – соответствующие ординаты.
5
В графическом изображении вы увидите прямоугольный треугольник, образованный катетами с длинами, равными проекциям вектора. Гипотенузой треугольника является величина, которую нужно вычислить, т.е. модуль вектора. Примените теорему Пифагора:|АВ|² = ABx² + ABy² → |AB| = √((xb - xa)² + (yb – ya)²) = √13.
6
Очевидно, что для трехмерного пространства формула усложняется путем добавления третьей координаты – аппликат zb и za для концов вектора:|AB| = √((xb - xa)² + (yb – ya)² + (zb - za)²).
7
Пусть в рассмотренном примере za = 3, zb = 8, тогда:zb – za = 5;|AB| = √(9 + 4 + 25) = √38.
Видео по теме

Совет 4: Как определить модуль точечных зарядов

Для того чтобы определить модуль точечных зарядов одинаковой величины, измерьте силу их взаимодействия и расстояние между ними и произведите расчет. Если же нужно найти модуль заряда отдельных точечных тел, вносите их в электрическое поле с известной напряженностью и измеряйте силу, с которой поле действует на эти заряды.
Вам понадобится
  • - крутильные весы;
  • - линейка;
  • - калькулятор;
  • - измеритель электростатического поля.
Инструкция
1
Если есть два одинаковых по модулю заряда, измерьте силу их взаимодействия при помощи крутильных весов Кулона, которые одновременно являются чувствительным динамометром. После того, как заряды придут в равновесие, и проволока весов скомпенсирует силу электрического взаимодействия, на шкале весов зафиксируйте значение этой силы. После этого при помощи линейки, штангенциркуля, или по специальной шкале на весах найдите расстояние между этими зарядами. Учитывайте, что разноименные заряды притягиваются, а одноименные отталкиваются. Силу измеряйте в Ньютонах, а расстояние в метрах.
2
Рассчитайте значение модуля одного точечного заряда q. Для этого силу F, с которой взаимодействуют два заряда, поделите на коэффициент 9•10^9. Из полученного результата извлеките квадратный корень. Результат умножьте на расстояние между зарядами r, q=r•√(F/9•10^9). Заряд получите в Кулонах.
3
Если заряды неодинаковые, то один из них должен быть заранее известен. Силу взаимодействия известного и неизвестного заряда и расстояние между ними определите при помощи крутильных весов Кулона. Рассчитайте модуль неизвестного заряда. Для этого силу взаимодействия зарядов F, поделите на произведение коэффициента 9•10^9 на модуль известного заряда q0. Из получившегося числа извлеките квадратный корень и умножьте результат на расстояние между зарядами r; q1=r•√(F/(9•10^9•q2)).
4
Определите модуль неизвестного точечного заряда, внеся его в электростатическое поле. Если его напряженность в данной точке заранее неизвестна, внесите в нее датчик измерителя электростатического поля. Напряженность измеряйте в вольтах на метр. Внесите в точку с известной напряженностью заряд и с помощью чувствительного динамометра измерьте силу в Ньютонах, действующую на него. Определите модуль заряда, поделив значение силы F на напряженность электрического поля E; q=F/E.
Видео по теме
Обратите внимание
Вектор напряженности имеет лишь одно направление в каждой точке пространства, поэтому линии напряженности никогда не пересекаются.
Источники:
  • Напряженность электрического поля
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500