Một hạt mang điện tích âm chịu lực điện ngược với chiều của trường. Chiều của trường được xác định dựa trên một hạt thử mang điện tích dương.
Xây dựng mô hình
Độ mạnh điện trường là lực trên mỗi đơn vị điện tích thử dương.
Các điện tích cùng dấu đẩy nhau và các điện tích khác dấu hút nhau.
Các đường sức hướng ra khỏi điện tích dương và hướng vào điện tích âm.
Các đường sức gần nhau biểu thị trường mạnh hơn trong sơ đồ được vẽ nhất quán.
độ mạnh điện trường: Lực điện trên mỗi đơn vị điện tích thử dương.
điện tích thử: Một điện tích nhỏ dùng để khảo sát điện trường.
Các đường trường chạy từ dương sang âm; giữa các bản song song chúng được phân bố đều, nên trường là đồng nhất
Chọn bằng chứng để kiểm định mô hình
Trong điện trường đều giữa hai bản phẳng lý tưởng, E = V/d (bỏ qua hiệu ứng mép).
Lực là F = qE, do đó chiều của nó đảo ngược đối với điện tích âm.
Lực Coulomb giữa các điện tích điểm lý tưởng giảm theo bình phương khoảng cách tách.
Trong phòng thí nghiệm: Vẽ sơ đồ cực tính của các bản, mũi tên trường và điện tích trước khi tính toán. Chuyển đổi khoảng cách sang mét. Ở trường học, hãy sử dụng mô phỏng hoặc các mô hình tĩnh điện áp thấp an toàn thay vì thiết bị cao thế hở.
Bắt đầu từ các đại lượng đã biết
Đã biết: hiệu điện thế giữa các bản là 120 V và khoảng cách là 0.020 m.
E = V/d = 6,000 V/m.
Điện tích +2.0 microcoulomb chịu lực F = qE = 0.012 N dọc theo hướng trường; điện tích −2.0 microcoulomb chịu cùng độ lớn nhưng ngược chiều.
Lượt của bạn: Sử dụng E = V/d. Tìm E cho 100 V trên khoảng cách 0.025 m.
Kiểm tra kết luận và giới hạn của nó
Độ mạnh trường là đại lượng vector.
Hiệu điện thế là năng lượng trên mỗi đơn vị điện tích và không phải là cùng một loại đại lượng.
Vẽ đường sức là một mô hình, không phải các sợi dây vật lý thực tế.
Không đúng: Mọi hạt mang điện đều chịu tác dụng của lực theo phương của điện trường. Phương của điện trường được xác định bởi lực tác dụng lên điện tích DƯƠNG. Một hạt mang điện âm sẽ chịu lực ngược với phương điện trường, do đó phương điện trường không phải là hướng lực tác dụng lên mọi hạt.
Tóm tắt:
Cường độ điện trường là lực trên một đơn vị điện tích thử dương.
Trong điện trường đều giữa hai bản phẳng lý tưởng, E = V/d (bỏ qua hiệu ứng mép).
Lưu ý: cường độ điện trường là đại lượng vector.
Viết từ một trường có 5000 volt trên mét
Một hiệu điện thế 80 V nằm giữa hai điểm cách nhau 0.016 m.
Tìm cường độ điện trường. Điện tích âm chịu lực ngược chiều.
Viết từ mức tăng năng lượng là 3.2 nhân với mười mũ trừ 17 joule
Một proton (điện tích 1.6 × 10⁻¹⁹ C) gia tốc qua 200 V.
Năng lượng = qV = 3.2 × 10⁻¹⁷ J = 200 eV — volt là năng lượng trên mỗi đơn vị điện tích, nên một khe hiệu thế 200 V sẽ cung cấp chính xác cho proton 200 eV.
Viết từ một đường đi không thực hiện công
Một điện tích di chuyển dọc theo một mặt đẳng thế.
ΔV = 0, nên độ thay đổi năng lượng qΔV = 0 — trường không thực hiện công; chuyển động vuông góc với các đường sức điện không làm thay đổi gì.
Viết từ cặp lực trong một trường
Giữa hai bản đặt song song có E = 6,000 V/m, lần lượt đặt các điện tích +2.0 và −2.0 microcoulomb.
Mỗi điện tích chịu một lực 0.012 N — CÙNG độ lớn, ngược chiều: trường tác dụng lên điện tích, không phải vì nó.
Viết từ trường giữa hai bản
Hai bản đặt song song cách nhau 0.040 m có hiệu điện thế là 160 V.
E = V ÷ d = 4,000 V/m, đồng nhất giữa các bản — trường mà điện tích cảm nhận được ở mọi nơi trong khoảng trống.
Khám phá
Same field, opposite forces
120 V across 20 mm gives 6,000 V/m. Compare +2 and −2 μC probes: the force magnitude is 0.012 N, while its direction depends on the charge sign.
Nhiều chủ đề hơn trong Tổ chức Baccalaureate Quốc tế · IB Diploma · Physics · HL
