در مقاله قبل با پایستگی بار آشنا شدیم. یک بار الکتریکی (ذره باردار) اطراف خود خاصیتی به نام میدان الکتریکی ایجاد می کند. این میدان که یک کمیت برداری است؛ باعث می شود اگر ذره ای باردار تحت این میدان قرار گیرد؛ نیرویی الکترواستاتیکی (کولنی) بر آن وارد شود.
تعریف
بردار میدان الکتریکی در هر نقطه، حاصل تقسیم نیروی کولنی میان ذره باردار ایجاد کننده میدان و یک بار آزمون مثبت، بر اندازه بار آزمون است:
(1)
بنابر تعریف بالا می توان اندازه میدان الکتریکی ناشی از یک بار را از نیروی کولنی مابین آن بار و باری به اندازه 1C بدست آورد. واحد مشهور میدان الکتریکی نیوتون بر کولن است (N/C)
جهت میدان الکتریکی در یک نقطه خاص به طوری است که اگر بار منشاء میدان، مثبت باشد؛ در راستای خط واصل نقطه و بار، بردار از ذره باردار دور می شود و اگر بار منشاء میدان منفی باشد، در راستای خط واصل نقطه و بار، بردار به ذره باردار نزدیک می شود:
میدان الکتریکی ناشی از ذره باردار
اندازه میدان الکتریکی برای یک ذره باردار با بار q به صورت زیر است:
(2)
که در آن k ثابت کولن و برابر با عبارت زیر است:
اصل برهم نهی
همانند نیروی کولنی و اصل برهم نهی قانون کولن، برای میدان الکتریکی نیز در یک نقطه، اصل برهم نهی قابل تعریف است. در یک نقطه خاص، برایند میدان الکتریکی، برابر است با جمع برداری تمامی میدان های الکتریکی ناشی از ذرات باردار. در حضور n ذره باردار، اصل برهم نهی به صورت زیر است:
(3)
**تمرین حل شده)
در سه راس مثلث متساوی الضلاعی با ضلع 1m، سه ذره با بار 5nC وجود دارند. بزرگی میدان الکتریکی در پای ارتفاع یکی از اضلاع چقدر است؟
از اصل برهم نهی باید میدان در نقطه موردنظر، ناشی از سه بار باشد. میدان ناشی از دو بار قرار گرفته روی ضلعی که نقطه ما روی آن واقع شده، با یکدیگر برابر و در خلاف جهت یکدیگر است (برابری بارها و فاصله نقطه از هر دو راس ضلع). پس تنها یک میدان الکتریکی موثر در برایند میدان وجود دارد که فاصله نقطه مذکور از بار موثر برابر با ارتفاع مثلث متساوی الاضلاع است:
مسائل بیشتری می خواهید؟
بزودی