Apakah Intensiti Medan Elektrik: Formula dan Pengiraan

Semua bahan terdiri dari atom yang mengandungi zarah subatom seperti elektron, proton, dan neutron. Zarah sub-atom ini juga dikenali sebagai zarah bermuatan. Elektron mempunyai cas negatif sedangkan proton dicas positif. Sekiranya atom mengandungi sebilangan besar elektron berbanding dengan bilangan proton, ia dikatakan bercas negatif. Manakala jika atom mengandungi sebilangan besar proton dibandingkan dengan jumlah elektron, ia dikatakan bermuatan positif. Setiap cas elektrik mempunyai medan elektrik yang berkaitan dengannya. Salah satu ciri cas elektrik ialah Intensiti Medan Elektrik.

Apakah Intensiti Medan Elektrik?

Definisi: Muatan elektrik dibawa oleh zarah subatom atom seperti elektron dan foton. Cas elektron kira-kira 1.602 × 10^-19coulomb. Setiap zarah bermuatan menghasilkan ruang di sekelilingnya di mana kesan daya elektriknya dirasakan. Ruang di sekitar zarah-zarah yang terisi ini dikenali sebagai ' Medan elektrik '. Bila-bila masa ujian unit menagih diletakkan di medan elektrik ini akan mengalami daya yang dipancarkan oleh zarah sumber. Jumlah daya yang dialami oleh zarah unit yang dikenakan ketika diletakkan di medan elektrik dikenali sebagai intensiti medan elektrik.

Intensiti Medan Elektrik adalah kuantiti vektor. Ia mempunyai magnitud dan arah. Caj ujian yang dikenakan ke medan elektrik cas sumber, akan mengalami daya walaupun ia berada dalam keadaan rehat. Kekuatan medan elektrik tidak bergantung kepada jisim dan halaju zarah cas ujian. Ia hanya bergantung pada jumlah cas yang terdapat pada zarah caj ujian. Caj ujian boleh berupa partikel bermuatan positif atau zarah bermuatan negatif.

Arah medan elektrik ditentukan oleh cas pada zarah cas ujian. Untuk mendapatkan arah intensiti medan elektrik, cas ujian dianggap sebagai cas positif. Oleh itu, apabila zarah cas positif diperkenalkan ke medan elektrik ini, ia akan mengalami daya tolakan. Oleh itu, kekuatan medan elektrik akan diarahkan ke arah yang jauh dari cas. Manakala untuk cas pengecasan negatif arah daya bagi kekuatan medan elektrik akan menuju zarah muatan sumber.

Formula Intensiti Medan Elektrik

Mari kita pertimbangkan zarah yang dicas dengan cas ‘Q’. Zarah bermuatan ini menghasilkan medan elektrik di sekelilingnya. Oleh kerana zarah bermuatan ini adalah sumber medan elektrik, ia disebut sebagai muatan sumber. Kekuatan medan elektrik yang dihasilkan oleh cas sumber dapat dikira dengan meletakkan cas lain di medan elektriknya. Zarah cas luaran ini yang digunakan untuk mengukur kekuatan medan elektrik disebut sebagai cas ujian. Biarkan caj pada caj ujian adalah 'q'.

Intensiti Medan Elektrik

Apabila cas ujian diletakkan di medan elektrik, ia akan mengalami daya elektrik yang menarik atau sumber elektrik tolak. Biarkan daya dilambangkan dengan ‘F’. Sekarang, besarnya kekuatan medan elektrik dapat didefinisikan sebagai 'daya per cas pada cas ujian'. Oleh itu, intensiti medan elektrik 'E' diberikan sebagai

E = F / q —— Eqn1

Di sini, cas pada zarah cas ujian dipertimbangkan dan bukannya cas pada zarah cas sumber. Apabila dipertimbangkan dalam unit SI, unit intensiti medan elektrik adalah Newton per coulombs. Keamatan medan elektrik tidak bergantung kepada jumlah cas pada zarah cas ujian. Ia diukur sama di seluruh cas sumber tanpa mengira muatan zarah cas ujian.

Dari Undang-undang Coulomb

Keamatan medan elektrik juga dikenali sebagai kekuatan medan elektrik. Rumus untuk kekuatan medan elektrik juga dapat berasal dari undang-undang Coulomb. Undang-undang ini memberikan hubungan antara cas zarah dan jarak di antara mereka. Di sini, dua caj tersebut adalah 'q' dan 'Q'. Oleh itu, daya elektrik ‘F’ diberikan sebagai

F = k.q.Q / d^dua

di mana k ialah pemalar berkadar dan d adalah jarak antara cas. Apabila persamaan ini digantikan dengan kekuatan dalam persamaan 1, formula untuk intensiti medan elektrik diturunkan sebagai

E = k. Q / d^dua

Persamaan di atas menunjukkan bahawa intensiti medan elektrik bergantung pada dua faktor - cas pada cas sumber 'Q' dan jarak antara cas sumber dan cas ujian.

Oleh itu, intensiti medan elektrik cas bergantung pada lokasi. Ia berkadar songsang dengan kuadrat jarak antara cas sumber dan cas ujian. Oleh kerana jarak meningkat magnitud kekuatan medan elektrik atau intensiti medan elektrik menurun.

Pengiraan Intensiti Medan Elektrik

Dari formula intensiti medan elektrik, didapati bahawa-

• Ini berbanding terbalik dengan jarak antara sumber dan caj ujian.
• Berkadar terus dengan caj ‘Q’ pada caj sumber.
• Tidak bergantung pada caj pada caj ujian ‘q’.

Apabila syarat-syarat ini diterapkan pada hukum persegi terbalik, hubungan antara kekuatan medan elektrik (E1) pada jarak d1 dan intensiti medan elektrik (E2) pada jarak (d2) diberikan sebagai-

E1 / E2 = d^dua1 / d^duadua

Oleh itu, apabila jarak ditingkatkan dengan faktor 2, intensiti medan elektrik akan menurun dengan faktor 4.

Hitungkan kekuatan medan elektrik yang bertindak pada zarah dengan cas -1.6 × 10^-19C apabila daya elektriknya 5.6 × 10^{-lima belas}N.

Di sini, daya F dan cas ‘q’ diberikan. Kemudian kekuatan medan elektrik E dikira sebagai E = F / q

dengan demikian, E = 5.6 × 10^{-lima belas}/-1.6x10^-19= -3.5 × 10⁴N / C

Formula dimensi untuk daya (newton) untuk unit kg.m / s^duaadalah MLT^-2. Formula dimensi untuk coulomb untuk ampere-sec adalah AT. Oleh itu, formula dimensi untuk kekuatan medan elektrik adalah MLT^-3KE^-1.

Soalan Lazim

1). Bagaimanakah medan elektrik ditakrifkan?

Medan elektrik ditakrifkan sebagai daya per unit cas.

2). Berapakah nilai pemalar berkadar 'k'?

Nilai pemalar berkadar 'k' dalam undang-undang coulomb adalah 9.0 × 10⁹N.m^dua/ C^dua.

3). Adakah kekuatan medan elektrik bergantung pada kuantiti cas pada cas ujian?

Tidak, kekuatan medan elektrik tidak bergantung pada kuantiti 'q'. Menurut undang-undang coulomb ketika casnya meningkat, daya elektrik juga meningkat dengan faktor yang sama. Oleh itu, kedua-dua perubahan ini saling membatalkan. Ini dapat difahami dengan formula kekuatan medan elektrik, E = F / q.

4). Apakah arah kekuatan medan elektrik apabila zarah ujian bermuatan positif digunakan?

Apabila partikel cas positif digunakan, vektor intensiti medan elektrik akan selalu diarahkan dari objek bermuatan positif. Kerana kedua-dua cas sumber dan caj ujian adalah cas positif, mereka saling tolak. Ini adalah ayat naib untuk zarah cas negatif.

Oleh itu, keadaan menjadi sukar apabila caj titik diletakkan di bawah pengaruh banyak cas sumber. Di sini, pada mulanya, medan elektrik kekuatan caj sumber individu dikira. Kemudian, jumlah vektor semua intensiti ini memberikan kekuatan medan yang dihasilkan pada caj titik itu. Apakah arah kekuatan medan elektrik apabila cas ujian negatif?