Back to the topics list

uwanja wa umeme

Kuelewa Viwanja vya Umeme

Sehemu ya umeme ni eneo karibu na kitu cha kushtakiwa ambapo athari za malipo yake zinaweza kuhisiwa na vitu vingine vya chaji. Sehemu za umeme ni kitovu cha utafiti wa umemetuamo na fizikia, ikitoa dhana ya kimsingi inayofafanua jinsi chaji huingiliana kwa umbali. Sehemu hizi hazionekani, lakini athari zao ni za kweli sana, na kuathiri tabia ya chembe na vitu vilivyochajiwa katika ulimwengu wetu wa kila siku.

Hali ya Viwanja vya Umeme

Sehemu za umeme hutoka kwa chaji za umeme na kupanuka kwa muda usio na mwisho katika nafasi, kupungua kwa nguvu na umbali ulioongezeka kutoka kwa chaji. Mwelekeo wa uwanja unafafanuliwa kama mwelekeo ambao malipo chanya ya jaribio yangesogezwa ikiwa yatawekwa ndani ya uwanja. Kwa hivyo, uwanja wa umeme unaozunguka chaji chaji hutoka nje, huku uwanja unaozunguka chaji hasi huungana kuelekea ndani.

Nguvu ya uwanja wa umeme inaweza kuelezewa kihisabati na equation:

Wapi:

• \(E\) ni nguvu ya uga wa umeme inayopimwa katika Newtons kwa Coulomb (N/C),
• \(F\) ni nguvu inayotumiwa na malipo ya majaribio katika Newtons (N), na
• \(q\) ni ukubwa wa ada ya majaribio katika Coulombs (C).

Uhusiano huu unaonyesha kuwa uwanja wa umeme ni kipimo cha nguvu kwa kila kitengo cha malipo kinachopatikana na malipo ya majaribio yaliyowekwa ndani ya uwanja.

Sehemu ya Umeme ya Chaji ya Pointi

Sehemu ya umeme ( \(E\) ) kutokana na malipo ya nukta moja (Q) inaweza kuhesabiwa kwa kutumia sheria ya Coulomb:

Wapi:

• \(k\) ni ya kudumu ya Coulomb ( \(8.987 \times 10^9 N \cdot m^2/C^2\) ),
• \(Q\) ni malipo ya kuunda uwanja wa umeme huko Coulombs,
• \(r\) ni umbali kutoka kwa chaji hadi mahali ambapo uwanja wa umeme unapimwa kwa mita (m).

Kutazama Viwanja vya Umeme

Sehemu za umeme zinaweza kuonyeshwa kwa kutumia njia za umeme . Mistari hii ni chombo cha picha kinachotumiwa kuwakilisha mwelekeo na nguvu ya uwanja wa umeme. Msongamano wa mistari unaonyesha uimara wa uwanja - mistari iliyo karibu zaidi inapendekeza uga wenye nguvu zaidi. Mwelekeo wa mistari unaonyesha mwelekeo wa nguvu ambao chaji chanya ya mtihani ingepitia.

Sehemu ya Umeme Kwa Sababu ya Chaji Nyingi

Jumla ya uwanja wa umeme ulioundwa na chaji nyingi ni jumla ya vekta ya sehemu za kibinafsi iliyoundwa na kila chaji. Kanuni hii ya superposition inaruhusu sisi kuhesabu mashamba tata ya umeme yanayotokana na mifumo ya vitu vya kushtakiwa.

Maombi ya Viwanja vya Umeme

Sehemu za umeme zina jukumu muhimu katika matukio mengi ya kiteknolojia na asilia:

• Katika capacitors , mashamba ya umeme huhifadhi nishati katika uwanja wa umeme kati ya sahani mbili za conductive zinazotenganishwa na nyenzo za kuhami joto.
• Nguvu za umeme zinazofanya kazi kwa njia ya mashamba ya umeme ni muhimu kwa kuunganisha kati ya atomi na molekuli, na kutengeneza msingi wa kemia.
• Katika dawa, dhana ya mashamba ya umeme hutumiwa katika teknolojia kama vile Electrocardiograms (ECGs) , ambayo hupima mashamba ya umeme yanayotolewa na moyo.

Kujaribu na Viwanja vya Umeme

Jaribio rahisi la kuibua mashamba ya umeme linahusisha kunyunyiza vipande vidogo vya karatasi juu ya karatasi ya akriliki iliyowekwa juu ya jenereta ya Van de Graaff. Jenereta inapowashwa, uwanja wa umeme ulioundwa husababisha bits za karatasi kupatana kando ya mistari ya shamba, kutoa uwakilishi wa kuona wa muundo wa uwanja wa umeme.

Hitimisho

Sehemu za umeme ni sehemu muhimu ya kuelewa mwingiliano kati ya chembe za kushtakiwa. Kwa kuchunguza dhana za nguvu za uga, mwelekeo, na kanuni ya nafasi kuu, tunapata maarifa kuhusu nguvu zinazodhibiti tabia ya malipo katika mifumo ya asili na ya bandia. Kupitia mahusiano ya hisabati na miundo inayoonekana kama vile njia za uga, sehemu za umeme huwa daraja linalounganisha ututiaji umeme wa kinadharia na matumizi ya vitendo katika fizikia na kwingineko.