שדות חשמליים
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| electric field/ɪˈlektrɪk fiːld/ | שדה חשמלי |
מטען מרגיש דחיפה ללא מגע
- אם מחזיקים מטען קרוב לגוף אחר, הוא מרגיש כוח — דרך ריק מוחלט, ללא כל מתווך ביניהם.
- איך? כל מטען ממלא את החלל סביבו בשדה חשמלי בלתי נראה.
- כל מטען המונח בשדה זה מרגיש כוח ממנו.
- השדה הוא ה"הישג" של מטען, המתואר בכל מקום סביבו.
השדה הוא כוח ליחידת מטען
- השדה החשמלי $E$ הוא הכוח ליחידת מטען: $E = \dfrac{F}{q}$.
- היחידות שלו הן $\tfrac{\text{N}}{\text{C}}$, והוא וקטור עם כיוון בכל נקודה.
- אם ממקמים מטען $q$ בשדה $E$, הוא יחוש לכוח $F = qE$.
- השדה קיים בין אם מטען מבחן נמצא שם כדי להרגיש אותו ובין אם לא.
מיפוי השדה
שנה את סימן הגודל של המטען וצפה בכיצד קווי השדה מתהפכים ומתעבים.
מטען $2\ \text{C}$ יושב בשדה של $5\ \tfrac{\text{N}}{\text{C}}$. מהי הכוח שבו הוא מרגיש, ב$\text{N}$?
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$F = qE = 2 \times 5 = 10\ \text{N}$.
שדה חשמלי בנקודה מוגדר כ:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
$E = F/q$ — הכוח שמטען חיובי יחיד היה מרגיש.
קריאת קווי שדה
- קווי שדה מציגים את כיוון השדה: הם מצביעים על הכיוון שבו מטען בדיקה חיובי יידחף.
- הם מצביעים הרחק ממטענים חיוביים וכלפי מטענים שליליים.
- במקום שבו קווים קרובים זה לזה, השדה חזק יותר.
- קווים לעולם אינם נצטלעים — לשדה יש כיוון אחד בכל נקודה.
קווי שדה חשמלי מצביעים:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
קווים מראים לאן מטען בדיקה חיובי נדחק: רחוק מ-+ ולעבר −.
כאשר קווי השדה קרובים זה לזה יותר, השדה הוא ____.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
קווים צפופים יותר מעידים על שדה חזק יותר.
בחר את כל ההצהרות הנכונות לגבי קווי שדה חשמלי.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
הקווים עוברים מ-+ ל-− ועמוסים יותר ככל שהשדה חזק. הן לעולם אינן נצלב.
השדה של טעינה נקודתית
- מטען נקודתי יחיד יוצר שדה $E = \dfrac{kq}{r^2}$ המכוון רדיאלית החוצה (אם הוא +).
- עוצמתו חולשת עם ריבוע ההופכי של המרחק, בדיוק כמו הכוח.
- סמוך למטען השדה אינטנסיבי; הרחוק הוא דוהה.
- משלבים מספר מטענים על ידי חיבור וקטורי השדה שלהם בכל נקודה.
שדה חשמלי קיים סביב מטען גם כאשר אין מטען בדיקה נוכח.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מטען המקור מקים את השדה; מטען בדיקה רק חושף אותו.
השדה $E$ קיים בעצמו, נקבע על ידי המטענים המקוריים — הוא קיים גם ללא מטען בדיקה. קווי השדה מצביעים על הכיוון שבו מטען חיובי יזוז: הרחק מ-+, כלפי −. מטען שלילי חושש מכוח ניגודי לכיוון השדה.
מטען בגודל $q = 2\ \text{C}$ נמצא בשדה בגודל $E = 5\ \tfrac{\text{N}}{\text{C}}$. איזה כוח הוא חושש?
- $F = qE = 2 \times 5 = 10\ \text{N}$, בכיוון השדה.
מטען שלילי באותו גודל חושש $10\ \text{N}$ בכיוון הנגודי.
שדה חשמלי $E = F/q$ (ב-$\tfrac{\text{N}}{\text{C}}$) הוא הכוח ליחידת מטען שהוקף כל מטען; מטען שנמצא בו חושש $F = qE$. קווי שדה מצביעים הרחק מ-+ וכלפי −, והם צפופים יותר כאשר השדה חזק יותר. מטען נקודתי נותן $E = kq/r^2$.