Υπολογιστής Ηλεκτρικού Πεδίου Σημειακού Φορτίου

Τύπος

How this is calculated

Ένα σημειακό φορτίο q δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο που δείχνει ακτινικά προς τα έξω (για θετικό φορτίο) ή προς τα μέσα (για αρνητικό φορτίο). Το μέτρο αυτού του πεδίου σε απόσταση r δίνεται από τον νόμο του Coulomb για πεδία: E = k·|q| / r², όπου k ≈ 8.9875×10⁹ N·m²/C² είναι η σταθερά Coulomb. Εισαγάγετε το φορτίο q σε coulomb (C) και την απόσταση r σε μέτρα (m)· το αποτέλεσμα E αναφέρεται σε newton ανά coulomb (N/C), που είναι ταυτόσημο με volt ανά μέτρο (V/m).

Ο υπολογισμός χρησιμοποιεί την απόλυτη τιμή του φορτίου για το μέτρο του πεδίου, αφού το πρόσημο καθορίζει μόνο την κατεύθυνση, όχι την ένταση. Επειδή το πεδίο εξαρτάται από το 1/r², ακολουθεί νόμο αντίστροφου τετραγώνου: ο διπλασιασμός της απόστασης μειώνει το πεδίο στο ένα τέταρτο, ενώ ο υποδιπλασιασμός της απόστασης το πολλαπλασιάζει επί τέσσερα. Η καμπύλη δειγματοληπτεί το E σε αποστάσεις από 0.2r έως 2r ώστε να βλέπετε αυτή τη γρήγορη μείωση γύρω από το επιλεγμένο σημείο σας.

Αυτό το μοντέλο υποθέτει ένα απομονωμένο σημειακό φορτίο (ή ένα σφαιρικά συμμετρικό φορτίο) στο κενό ή τον αέρα, χωρίς κοντινούς αγωγούς ή διηλεκτρικά που θα παραμόρφωναν το πεδίο. Η απόσταση πρέπει να είναι μεγαλύτερη του μηδενός, επειδή το πεδίο τυπικά αποκλίνει στο r = 0. Η δύναμη σε ένα δοκιμαστικό φορτίο που τοποθετείται στο πεδίο είναι F = q_test·E, οπότε το πεδίο ισούται με τη δύναμη που υφίσταται ένα δοκιμαστικό φορτίο +1 C.