Wanneer een ballon tegen een trui wordt gewreven, wordt de ballon opgeladen. Door deze lading kan de ballon aan muren blijven plakken, maar wanneer hij naast een andere ballon wordt geplaatst die ook is ingewreven, vliegt de eerste ballon in de tegenovergestelde richting.
Belangrijkste afhaalrestaurants: elektrisch veld
- Een elektrische lading is een eigenschap van materie die ervoor zorgt dat twee objecten aantrekken of afstoten, afhankelijk van hun lading (positief of negatief).
- Een elektrisch veld is een gebied in de ruimte rond een elektrisch geladen deeltje of object waarin een elektrische lading kracht zou voelen.
- Een elektrisch veld is een vectorgrootheid en kan worden gevisualiseerd als pijlen die naar of van ladingen gaan. De lijnen zijn gedefinieerd als wijzend radiaal naar buiten, weg van een positieve lading, of radiaal naar binnen, naar een negatieve lading.
Dit fenomeen is het resultaat van een eigenschap van materie die elektrische lading wordt genoemd. Elektrische ladingen produceren elektrische velden: gebieden in de ruimte rond elektrisch geladen deeltjes of objecten waarin andere elektrisch geladen deeltjes of objecten kracht zouden voelen.
Definitie van elektrische lading
Een elektrische lading, die zowel positief als negatief kan zijn, is een eigenschap van materie die ervoor zorgt dat twee objecten aantrekken of afstoten. Als de objecten tegengesteld geladen zijn (positief-negatief), zullen ze aantrekken; als ze op dezelfde manier geladen zijn (positief-positief of negatief-negatief), zullen ze afstoten.
De eenheid van elektrische lading is de coulomb, die wordt gedefinieerd als de hoeveelheid elektriciteit die wordt getransporteerd door een elektrische stroom van 1 ampère in 1 seconde.
Atomen, wat de basiseenheden zijn van er toe doen, zijn gemaakt van drie soorten deeltjes: elektronen, neutronenen protonen. Elektronen en protonen zelf zijn elektrisch geladen en hebben respectievelijk een negatieve en positieve lading. Een neutron is niet elektrisch geladen.
Veel objecten zijn elektrisch neutraal en hebben een totale nettolading van nul. Als er een overmaat aan elektronen of protonen is en dus een netto lading oplevert die niet nul is, worden de objecten als geladen beschouwd.
Een manier om elektrische lading te kwantificeren, is door de constante e = 1.602 * 10 te gebruiken-19 coulombs. Een elektron, dat de kleinste hoeveelheid negatieve elektrische lading is, heeft een lading van -1,602 * 10-19 coulombs. Een proton, de kleinste hoeveelheid positieve elektrische lading, heeft een lading van +1,602 * 10-19 coulombs. Dus 10 elektronen zouden een lading hebben van -10 e en 10 protonen zouden een lading hebben van +10 e.
De wet van Coulomb
Elektrische ladingen trekken elkaar aan of stoten elkaar af omdat ze inwerken krachten op elkaar. De kracht tussen twee elektrische puntladingen - geïdealiseerde ladingen die op één punt in de ruimte zijn geconcentreerd - wordt beschreven door De wet van Coulomb. De wet van Coulomb stelt dat de kracht of magnitude van de kracht tussen twee puntladingen evenredig is met de magnitudes van de ladingen en omgekeerd evenredig de afstand tussen de twee ladingen.
Wiskundig wordt dit gegeven als:
F = (k | q1q2|) / r2
waar q1 is de lading van de eerste puntlading, q2 is de lading van de tweede puntlading, k = 8.988 * 109 Nm2/ C2 is de constante van Coulomb en r is de afstand tussen twee puntladingen.
Hoewel er technisch gezien geen echte puntladingen zijn, zijn elektronen, protonen en andere deeltjes zo klein dat ze dat wel kunnen zijn benaderd door een puntlading.
Elektrische veldformule
Een elektrische lading produceert een elektrisch veld, dat is een gebied in de ruimte rond een elektrisch geladen deeltje of object waarin een elektrische lading kracht zou voelen. Het elektrische veld bestaat op alle punten in de ruimte en kan worden waargenomen door nog een lading in het elektrische veld te brengen. Het elektrische veld kan echter voor praktische doeleinden als nul worden benaderd als de ladingen ver genoeg van elkaar verwijderd zijn.
Elektrische velden zijn een vectorgrootheid en kunnen worden gevisualiseerd als pijlen die naar of van ladingen gaan. De lijnen zijn gedefinieerd als wijzend radiaal naar buiten, weg van een positieve lading, of radiaal naar binnen, naar een negatieve lading.
De grootte van het elektrische veld wordt gegeven door de formule E = F / q, waarbij E de sterkte van de is elektrisch veld, F is de elektrische kracht en q is de testlading die wordt gebruikt om de elektrische te "voelen" veld.
Voorbeeld: elektrisch veld met 2-punts kosten
Voor twee puntladingen wordt F gegeven door de wet van Coulomb hierboven.
- Dus F = (k | q1q2|) / r2, waar q2 wordt gedefinieerd als de testlading die wordt gebruikt om het elektrische veld te "voelen".
- We gebruiken dan de formule van het elektrische veld om E = F / q te verkrijgen2, aangezien q2 is gedefinieerd als de testlading.
- Na het vervangen van F, E = (k | q1|) / r2.
Bronnen
- Fitzpatrick, Richard. “Elektrische velden.” De universiteit van Texas in Austin, 2007.
- Lewandowski, Heather en Chuck Rogers. 'Elektrische velden.' Universiteit van Colorado in Boulder, 2008.
- Richmond, Michael. “Electric Charge en de wet van Coulomb.” Rochester Institute of Technology.