In diesem Artikel werden wir ausführlich über die elektrostatische Kraft und ihre Abhängigkeit von der Entfernung diskutieren.
Eine Kraft zwischen den beiden geladenen Teilchen ist als elektrostatische Kraft bekannt, und die Stärke der Kraft hängt von der Ladungsmenge ab, die das Teilchen hält, und dem Abstand, der es von dem anderen geladenen Teilchen trennt.
Diagramm der elektrostatischen Kraft und des Abstands
Die elektrostatische Kraft zwischen den beiden Ladungen im Ruhezustand ist gegeben durch die Beziehung:-
E=1/4 πɛ (q1q2/r2)
Wenn der Abstand zwischen den beiden Ladungen zunimmt, nimmt die elektrostatische Kraft zwischen gleichen Ladungen ab, und zwischen ungleichen Ladungen nimmt die elektrostatische Kraft zu, wenn der Abstand zwischen den beiden Ladungen vergrößert wird.
Wenn die beiden Ladungen gleiche Ladungen sind, dann ist das Produkt der beiden Ladungen positiv und daher ist die elektrostatische Kraft positiv.
Mit zunehmendem Abstand zwischen den beiden Ladungen fällt die Kraft zunächst stark ab und nimmt dann allmählich weiter ab. Daher zeigt das obige Diagramm eine Exponentialkurve.
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Beispiel: Betrachten Sie zwei Ladungen q1 und q2 mit Ladungen von 1C bzw. 2C. Finden Sie heraus, dass die Variation der elektrostatischen Kraft zwischen diesen beiden Ladungen der Abstand zwischen den beiden Änderungen ist, und zeichnen Sie dann den Graphen auf.
Gegeben: q1 = 1C
q2 = 2C
Bei d=1cm
E1=1/4πɛ q1q2/r2
E1= 9 * 109*{1C*2C/(1)2}
= 9 * 109*2=18*109N
Bei d=2cm
E2=1/4πɛ(q1q2/r2)
E2= 9 * 109*(1C*2C/(2)2)
E2= 9 * 109*frak{2/4}
=9* 109*0.5=4.5*109 N
Bei d=3cm
E3= 1/4πɛ(q1q2/r2)
= 9 * 109*(2/9)
=2* 109 N
Bei d=4cm
E4= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E4= 9 * 109*{1C*2C/(4)2}
= 9 * 109*{2/16}
= 1.125 * 109 N
Bei d=5cm
E5= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E5= 9 * 109*{1C* 2C/(5)2}
= 9 * 109*{2/25}
= 0.72 * 109N
Lassen Sie uns nun den Graphen für das Obige zeichnen
Wir haben,
| Abstand (cm) | Elektrostatische Kraft (× 109 N) |
| 1 | 18 |
| 2 | 4.5 |
| 3 | 2 |
| 4 | 1.125 |
| 5 | 0.72 |
Somit ist klar, dass die Elektrostatische Kraft nimmt mit zunehmendem Abstand exponentiell ab, wenn die beiden Ladungen wie geladene Teilchen sind.
Sehen wir uns außerdem die Beziehung zwischen der elektrostatischen Kraft und dem Abstand an, wenn die beiden Ladungen ungleiche Ladungen sind. Wir sind sehr bekannt, dass die beiden ungleichen Ladungen die Anziehungskräfte zueinander zeigen, und daher wird diese Kraft zunehmen, wenn der Abstand zwischen ihnen zunimmt und das Diagramm wie folgt aussehen wird:-
Das Produkt aus einem negativ geladenen und einem positiv geladenen Teilchen ergibt ein negatives Produkt, und daher ist die elektrostatische Kraft negativ. Wenn der Abstand zwischen den beiden zunimmt, nimmt die Anziehungskraft zwischen den beiden pro Quadratabstand zu.
Lassen Sie uns verstehen, warum die Grafik auch in diesem Fall eine Exponentialkurve zeigt, indem wir ein einfaches Beispiel unten nehmen.
Beispiel: Betrachten Sie zwei Ladungen q1 und q2 mit Ladungen von -1C bzw. 2C. Finden Sie die elektrostatische Kraft mit dem variablen Abstand, der die beiden geladenen Teilchen trennt, und zeichnen Sie dann den Graphen für dieselbe auf.
Gegeben: q1 = -1C
q2 = 2C
Bei d=1cm
E5= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E5= 9 * 109*{-1C*2C/(1)2}
= 9 * 109 * (-2)=-18*109N
Bei d=2cm
E2= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E2= 9 * 109*{-1C*2C/(2)2}
E2=9* 109*{-2/4}
= 9 * 109(-0.5)=-4.5*109N
Bei d=3cm
E3= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E3= 9 * 109*{-1C*2C/(3)2}
= 9 * 109*{-2/9}
= -2 * 109 N
Bei d=4cm
E4= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E4=9* 109*{-1C*2C/(4)2}
= 9 * 109*{-2/16}
= -1.125 * 109N
Bei d=5cm
E5= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E5= 9 * 109*{-1C*2C/(5)2}
= 9 * 109*{-2/25}
= -0.72 * 109N
Lassen Sie uns nun den Graphen für das Obige zeichnen
Wir haben,
| Abstand (cm) | Elektrostatische Kraft (× 109 N) |
| 1 | -18 |
| 2 | -4.5 |
| 3 | -2 |
| 4 | -1.125 |
| 5 | -0.72 |
Aus dem Diagramm geht also hervor, dass mit zunehmendem Abstand zwischen den beiden ungleichen Ladungen die elektrostatische Kraft mit zunehmendem Abstand zunimmt.
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Wie hängen elektrostatische Kraft und Entfernung zusammen?
Die elektrostatische Kraft ist durch die Beziehung E= 1/4πɛ(q1q2/r2)
Die Anziehungskraft zwischen den beiden erhöht sich, wenn wir die beiden Ladungen voneinander trennen, und die Abstoßungskraft steigt, wenn die Ladungen nahe beieinander platziert werden.
Die elektrostatische Kraft hängt hauptsächlich von der Ladung der Teilchen ab, je nachdem, welche Anziehungs- oder Abstoßungskraft ins Spiel kommt. Es hängt vollständig von der Ladung des Teilchens und der Entfernung ab.
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Problem: Drei geladene Teilchen sind durch einen Abstand mit unterschiedlichen Ladungen getrennt, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. Berechnen Sie die elektrostatische Kraft auf die Ladung Q1.
Die elektrostatische Kraft zwischen Ladung Q1 und Q.2 is
E1=1/4πɛ0(q1q2/r2)
= 9 * 109*{1C*3C/(2)2}
= 9 * 109*{3/4}
= 6.75 * 109N
Die elektrostatische Kraft zwischen Ladung Q1 und Q.3 is
E2=1/4πɛ0(q1q2/r2)
= 9 * 109*{1C*(-2)/(3)2}
= 9 * 109* {(-2)/9}
= -2 * 109N
Daher die auf den Punkt wirkende Nettokraft
F=E1+ E2
=(6.75-2)*109
= 4.75 * 109N
Die Nettokraft auf die Punktladung Q1 ist 4.75 × 109 N.
Lesen Sie mehr auf Beispiele für elektrische Kraft: Ausführliche Beispiele.
Nimmt die elektrostatische Kraft mit der Entfernung zu?
Die elektrostatische Kraft nimmt mit dem Abstand zu, wenn die beiden gehaltenen elektrischen Ladungen ungleiche Ladungen sind.
Da die elektrostatische Kraft umgekehrt proportional zu dem Abstand ist, der die beiden elektrischen Ladungen trennt, nimmt die Anziehungskraft zu, wenn dieser Abstand immer größer wird.
Dies ist zwischen den abstoßenden Ladungen nicht der Fall. Wenn der Abstand zwischen den beiden elektrischen Ladungen zunimmt, nimmt diese Abstoßungskraft zwischen den beiden Ladungen ab. Im Falle gleicher Ladungen nimmt die elektrostatische Kraft also ab, wenn der Abstand zwischen den beiden elektrischen Ladungen kleiner wird.
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Wie erhöht Abstand die Kraft?
Die Kraft wird erhöht, wenn der Abstand zwischen gleichen Ladungen verringert und zwischen ungleichen Ladungen vergrößert wird.
Die Anziehungskraft zwischen den beiden ungleichen Ladungen nimmt zu, wenn der Abstand zwischen den beiden Ladungen zunimmt, und die abstoßende elektrostatische Kraft wird größer, wenn die beiden gleichen Ladungen sehr nahe beieinander liegen, dh wenn der Abstand zwischen den beiden Ladungen zunimmt minimal sein.
Wie funktioniert elektrostatische Kraft?
Eine Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen den beiden Ladungen wird als elektrostatische Kraft bezeichnet.
Die elektrostatische Kraft beruht direkt auf der Ladung, die ein Teilchen trägt, abhängig von der Anzahl der Protonen und Elektronen, die das Teilchen bildet.
Abhängig von einer Ladung gibt es eine Anziehungs- oder Abstoßungskraft zwischen den zwei durch einen gewissen Abstand getrennten Ladungen. Die ungleichen Ladungen zeigen die elektrostatische Anziehungskraft, da die Elektronenträger in dem Teilchen sich zu dem Teilchen hinziehen, das maximale Träger der positiv geladenen Protonen hat, weil die Elektronen die freien Räume in dem positiv geladenen Teilchen füllen können.
Nun, die gleichen Ladungen werden eine Kraft aufeinander ausüben, um im Gegensatz dazu wegzustoßen. Dies liegt daran, dass zwei positiv geladene Teilchen die maximale Anzahl an Protonen haben und sich daher entfernen, wenn keine Elektronen verfügbar sind. Dasselbe ist der Fall, wenn zwei Ladungen negativ geladen sind und eine größere Anzahl von Elektronen haben, nimmt das Teilchen nicht mehr mehr Elektronen auf und zeigt daher keine Anziehungskraft zueinander.
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Häufig gestellte Fragen
Was ist das elektrostatische Potential?
Das Potenzial der elektrischen Ladungen, die Arbeit zu verrichten oder die Arbeit zu erledigen, definiert das elektrische Potenzial dieser Ladung.
Das elektrostatische Potential ist die Energie, die erforderlich ist, um ein geladenes Teilchen aus einer unendlichen Position in eine endliche Entfernung zu bringen, indem die elektrostatische Kraft zwischen der Punktladung und diesem Teilchen in unendlicher Entfernung aufgebracht wird.
Wie unterscheidet sich das elektrische Potential von der elektrischen Kraft?
Das elektrische Potential ist die Energie eines Teilchens, während die elektrische Kraft eine Kraft ist, die aufgrund von zwei oder mehr geladenen Teilchen ausgeübt wird.
Die Energie, die ein geladenes Teilchen benötigt, um die Arbeit zu verrichten, wird als elektrisches Potential bezeichnet, und im Gegensatz dazu ist die zwischen den beiden geladenen Teilchen auftretende Kraft die elektrische Kraft.
Was ist Elektrostatik?
Der Begriff Elektrostatik beschäftigt sich mit den elektrischen Ladungsträgern und deren Eigenschaften.
Abhängig von der Anzahl der Ladungsträger im Teilchen gibt es immer eine Anziehungs- und Abstoßungskraft, die als elektrostatische Kraft bekannt ist.
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Hallo, ich bin Akshita Mapari. Ich habe einen M.Sc. gemacht. in Physik. Ich habe an Projekten wie der numerischen Modellierung von Winden und Wellen während eines Zyklons, der Physik von Spielzeugen und mechanisierten Nervenkitzelmaschinen in Vergnügungsparks basierend auf klassischer Mechanik gearbeitet. Ich habe einen Kurs über Arduino besucht und einige Miniprojekte auf Arduino UNO durchgeführt. Ich erkunde immer gerne neue Gebiete im Bereich der Wissenschaft. Ich persönlich glaube, dass das Lernen enthusiastischer ist, wenn es mit Kreativität gelernt wird. Ansonsten lese ich gerne, reise, spiele Gitarre, erkenne Gesteine und Schichten, fotografiere und spiele Schach.