Czy wiedziałeś? Szczotkowanie butów sprawia, że łatwiej osadzają się w nich kurz, innymi słowy przyciągają kurz. To wszystko z powodu sił elektrostatycznych. Zagłębmy się i dowiedzmy więcej.
CELE KSZTAŁCENIA
Oczekuje się, że pod koniec tego tematu
Elektrostatyka odnosi się do gałęzi fizyki odpowiedzialnej za badanie ładunków elektrycznych w spoczynku. Od czasów fizyki klasycznej wiadomo było, że materiały takie jak bursztyn po potarciu przyciągają lekkie cząsteczki. Zjawiska elektrostatyczne wynikają z sił, jakie wywierają na siebie ładunki elektryczne. Siły te można opisać prawem Coulomba . Chociaż siły indukowane elektrostatycznie wydają się być słabe, niektóre siły elektrostatyczne, takie jak między protonem a elektronem, które razem tworzą atom wodoru, są około 36 rzędów wielkości silniejsze niż siła grawitacji, która działa między nimi.
Przykładów zjawisk elektrostatycznych jest bardzo wiele. Niektóre są bardzo proste, jak przyciąganie plastikowego opakowania do dłoni po wyjęciu z opakowania. Inne są bardziej spontaniczne, jak eksplozje silosów zbożowych, działanie kserokopiarek i drukarek laserowych oraz uszkodzenia elementów elektronicznych podczas produkcji. Elektrostatyka polega na gromadzeniu się ładunków na powierzchni przedmiotów w wyniku kontaktu z innymi powierzchniami. Chociaż wymiana ładunków ma miejsce, gdy dowolne dwie powierzchnie stykają się i rozdzielają, skutki wymiany ładunków są zwykle zauważane tylko wtedy, gdy co najmniej jedna z powierzchni ma duży opór dla przepływu prądu. Powodem jest to, że przenoszone ładunki są tam uwięzione na wystarczająco długo, aby można było zaobserwować ich skutki. Ładunki te pozostają następnie na obiekcie, dopóki nie zostaną szybko zneutralizowane przez wyładowanie lub wykrwawią się na ziemię. Na przykład popularne zjawisko wyładowania elektrostatycznego jest wynikiem neutralizacji ładunku nagromadzonego w ciele w wyniku kontaktu z izolowanymi powierzchniami.
PRAWO COULOMBA
Prawo to stwierdza, że: „wielkość elektrostatycznej siły odpychania lub przyciągania między dwoma ładunkami punktowymi jest wprost proporcjonalna do iloczynu wielkości ładunków i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między nimi”.
Siła działa wzdłuż linii prostej, która je łączy. W przypadkach, gdy dwa ładunki mają ten sam znak, siła elektrostatyczna między nimi jest odpychająca; w przypadkach, gdy mają różne znaki, siła między nimi jest przyciągająca.
POLE ELEKTRYCZNE
Pole elektryczne w jednostkach niutonów na kulomb lub woltów na metr odnosi się do pola wektorowego, które można zdefiniować wszędzie, z wyjątkiem lokalizacji ładunków punktowych (jest to punkt, w którym rozbiega się w nieskończoność). Jest definiowana jako siła elektrostatyczna w niutonach działająca na mały ładunek testowy w punkcie zgodnie z prawem Coulomba, podzielona przez wielkość ładunku w kulombach.
Linie pola elektrycznego są ważne i służą do wizualizacji pola elektrycznego. Linie te zaczynają się na ładunku dodatnim, a kończą na ładunku ujemnym. Są one również równoległe do kierunku pola elektrycznego w każdym punkcie, a gęstość tych linii pola jest miarą wielkości pola elektrycznego w dowolnym punkcie.
