Câmp electric

De la Wikipedia, enciclopedia liberă
Pentru alte sensuri, vedeți Câmp (dezambiguizare).
Punerea în evidență a liniilor de câmp electric. Un electrod conectat la o mașină de inducție electrostatică este plasat într-un recipient cu ulei. Întrucât uleiul este un dielectric, atunci când curentul împinge sarcini electrice în electrod, particulele se aranjează în așa fel încât prezintă liniile de forță ale câmpului electric.

În fizică, prin câmp electric se înțelege câmpul fizic care înconjoară o particulă încărcată electric și care exercită forță asupra oricărei alte particule încărcate cu sarcină electrică aflată în spațiul în care câmpul electric se manifestă.

Unitatea de măsură a câmpului electric este V/m (volt pe metru). Această unitate este echivalentă cu N/C (newton pe coulomb). Matematic, câmpul electric este un câmp vectorial având asociat în fiecare punct din spațiu un vector.

Conceptul de câmp electric a fost introdus de Michael Faraday și preluat de Maxwell care a formulat cantitativ acest concept.

Exemple[modificare | modificare sursă]

Câmpul produs de două sarcini punctiforme, egale ca mărime dar de semn contrar. Punctul roșu reprezintă sarcina pozitivă, iar cel verde sarcina negativă.

Un exemplu elementar este câmpul electric produs de o sarcină punctiformă. Intensitatea acestui câmp electric este direct proporțională cu mărimea sarcinii care generează câmpul și descrește invers proporțional cu pătratul distanței de la aceasta.

Un alt exemplu de câmp electric este spațiul dintre două plăci metalice paralele (care formează un condensator electric) între care se aplică o tensiune. Dacă plăcile metalice au o întindere infinită (în două dimensiuni), atunci câmpul electric dintre ele este uniform, are intensitatea egală cu U/d (U: tensiunea aplicată; d: distanța dintre plăci), orientarea perpendiculară pe plăci și sensul de la placa pozitivă la cea negativă. Un mic corp încărcat electric pozitiv plasat între cele două plăci va fi supus unei forțe electrice orientate spre placa negativă. Un alt exemplu: Câmpul electric are proprietatea de a acționa asupra corpurilor electrizate.

Câmpul electric produs de o sarcină punctiformă[modificare | modificare sursă]

Câmpul electric este caracterizat cantitativ prin mărimea intensitate a câmpului definită ca raportul dintre forța electrică coulombiană la care este supusă o particulă încărcată electric și sarcina acestei particule:

unde

este forța electrică,
este mărimea sarcinii test

Câmpul creat de o sarcină punctiformă aflată în repaus este dat de legea lui Coulomb:

unde

este sarcina care creează câmpul electric
este distanța de la sarcina Q la punctul unde se calculează câmpul electric,
este versorul orientat de la sarcina Q spre punctul unde se calculează câmpul electric,
este permitivitatea vidului.

Legea lui Coulomb este un caz particular al legii lui Gauss, care este și una din ecuațiile lui Maxwell.

Energia câmpului electric[modificare | modificare sursă]

Energia înmagazinată în câmpul electric într-un volum V este:

Deplasarea unei sarcini electrice în câmp electric[modificare | modificare sursă]

Se consideră câmpul electric generat de sarcina Q, în care se deplasează sarcina sondă . Lucrul mecanic efectuat de forța electrostatică ce acționează asupra sarcinii sondă este:

unde

  • vectorul de poziție al sarcinii , considerate punctuale;
  • vectorul deplasare al sarcinii;
  • permitivitatea mediului.

Se obține:

Cu notația:

formula anterioară evidențiază diferența de potențial electric intre două puncte diferite situate în câmp electric:

unde

  • U = diferența de potențial dintre punctele A și B;
  • r = distanța de la sarcina Q până la punctul considerat.

Punctele cu același potențial constituie o suprafață echipotențială.

Bibliografie[modificare | modificare sursă]

  • V. Novacu Electrodinamica Editura didactică și pedagogică-București 1966
  • Vasile Tutovan, Electricitate și magnetism, vol I, Editura Tehnică, 1984

Legături externe[modificare | modificare sursă]