Apa yang memungkinkan kita mengatakan bahwa ada medan listrik di sekitar benda bermuatan?
- Kehadiran tegangan elektromagnetik dan medan pusaran.
- pengaruh medan listrik pada muatan.
pengalaman sederhana:
1. ambil tongkat kayu dan ikat selongsong yang terbuat dari bungkus coklat mengkilat dengan benang sutra.
2. Menggosokkan gagang pada rambut atau wol
3. dekatkan pegangan ke selongsong - selongsong akan menyimpang
ini memungkinkan kita untuk menyatakan bahwa ada medan listrik di sekitar benda bermuatan (dalam hal ini, pena))) - seseorang bantu saya memecahkan masalah ini
http://otvet.mail.ru/question/94520561 - semuanya ada di buku teks)
- Tautan (electrono.ru Kekuatan medan listrik, listrik...)
- Di ruang sekitar benda bermuatan listrik terdapat medan listrik yang merupakan salah satu jenis materi. Medan listrik mempunyai persediaan energi listrik, yang memanifestasikan dirinya dalam bentuk gaya listrik yang bekerja pada benda bermuatan di medan tersebut.
Medan listrik secara konvensional digambarkan dalam bentuk garis-garis gaya listrik, yang menunjukkan arah kerja gaya-gaya listrik yang ditimbulkan oleh medan listrik tersebut.
Garis-garis gaya listrik menyimpang ke berbagai arah dari benda bermuatan positif dan bertemu pada benda bermuatan negatif. Medan yang ditimbulkan oleh dua pelat sejajar yang bermuatan berlawanan disebut seragam.
Medan listrik dapat dibuat terlihat dengan menempatkan partikel gipsum yang tersuspensi dalam minyak cair ke dalamnya: partikel tersebut berputar sepanjang medan, memposisikan dirinya di sepanjang garis gaya. Medan seragam adalah medan listrik yang besar dan arahnya sama besarnya dan arahnya di semua titik dalam ruang.Wikipedia: Untuk menentukan medan listrik secara kuantitatif, karakteristik gaya diperkenalkan - kuat medan listrik - besaran fisika vektor yang sama dengan rasio gaya yang bekerja pada muatan uji positif yang ditempatkan pada titik tertentu dalam ruang dengan besarnya dari biaya ini. Arah vektor tegangan pada setiap titik dalam ruang bertepatan dengan arah gaya yang bekerja pada muatan uji positif.
Medan medan antara dua pelat logam datar yang bermuatan berlawanan kira-kira seragam. Dalam medan listrik seragam, garis-garis tegangan diarahkan sejajar satu sama lain. - Isi ulang diri Anda dan tuangkan sedikit bulu dari bantal Anda. Semuanya akan menjadi sangat jelas.
- Jika benda lain yang bermuatan listrik didekatkan ke benda pertama, benda tersebut juga akan bermuatan listrik. benda bermuatan, maka dapat dilihat interaksinya yang membuktikan adanya medan listrik.
- Memungkinkan Anda menghitung hukum fisika
- Medan listrik adalah bentuk materi khusus yang ada di sekitar benda atau partikel bermuatan listrik, serta dalam bentuk bebas dalam gelombang elektromagnetik. Medan listrik secara langsung tidak terlihat, tetapi dapat diamati melalui aksinya dan dengan bantuan instrumen. Pengaruh utama medan listrik adalah percepatan benda atau partikel yang bermuatan listrik.
Medan listrik dapat dianggap sebagai model matematika yang menggambarkan nilai kuat medan listrik pada suatu titik tertentu dalam ruang. Douglas Giancoli menulis: “Perlu ditekankan bahwa medan bukanlah suatu substansi; atau lebih tepatnya, ini adalah konsep yang sangat berguna... Pertanyaan tentang “realitas” dan keberadaan medan listrik sebenarnya adalah pertanyaan filosofis, bahkan metafisik. Dalam fisika, konsep medan telah terbukti sangat berguna - ini adalah salah satu pencapaian terbesar pikiran manusia."
Medan listrik merupakan salah satu komponen medan elektromagnetik tunggal dan merupakan manifestasi interaksi elektromagnetik.
Sifat fisik medan listrik
Saat ini ilmu pengetahuan belum mencapai pemahaman tentang esensi fisik medan seperti listrik, magnet, dan gravitasi, serta interaksinya satu sama lain. Sejauh ini, hasil efek mekanisnya pada benda bermuatan baru dijelaskan, dan ada juga teori gelombang elektromagnetik yang dijelaskan oleh Persamaan Maxwell.Efek medan - Efek medan adalah ketika medan listrik diterapkan pada permukaan media penghantar listrik, konsentrasi pembawa muatan bebas di lapisan dekat permukaannya berubah. Efek ini mendasari pengoperasian transistor efek medan.
Efek utama medan listrik adalah efek gaya pada benda atau partikel bermuatan listrik yang diam (relatif terhadap pengamat). Jika sebuah benda bermuatan berada di ruang angkasa, maka benda tersebut tidak mengalami percepatan di bawah pengaruh gaya. Medan magnet (komponen kedua gaya Lorentz) juga memberikan gaya pada muatan yang bergerak.
Mengamati medan listrik dalam kehidupan sehari-hari
Untuk menciptakan medan listrik, diperlukan muatan listrik. Gosokkan sedikit dielektrik pada wol atau sejenisnya, seperti pulpen plastik pada rambut Anda sendiri. Muatan akan tercipta pada gagangnya, dan medan listrik akan tercipta di sekitarnya. Pena yang terisi daya akan menarik potongan kertas kecil. Jika Anda menggosokkan benda yang lebih besar, seperti karet gelang, pada wol, maka dalam kegelapan Anda akan dapat melihat percikan kecil akibat pelepasan muatan listrik.Medan listrik sering terjadi di dekat layar televisi ketika penerima televisi dihidupkan atau dimatikan. Medan ini bisa dirasakan dari pengaruhnya pada bulu-bulu di tangan atau wajah.
Medan listrik merupakan salah satu konsep teoritis yang menjelaskan fenomena interaksi antar benda bermuatan. Zat tersebut tidak dapat disentuh, namun keberadaannya dapat dibuktikan, yang telah dilakukan dalam ratusan percobaan alam.
Interaksi benda bermuatan
Kita terbiasa menganggap teori-teori kuno sebagai utopia, namun para ilmuwan sama sekali tidak bodoh. Saat ini doktrin Franklin tentang fluida listrik terdengar lucu; fisikawan terkemuka Apinus mendedikasikan seluruh risalahnya. Hukum Coulomb ditemukan secara eksperimental berdasarkan keseimbangan torsi; Georg Ohm menggunakan metode serupa untuk menurunkan hukum terkenal. Tapi apa yang ada di balik semua ini?
Kita harus mengakui bahwa medan listrik hanyalah teori lain, tidak kalah dengan fluida Franklin. Saat ini dua fakta diketahui tentang substansi:
Fakta-fakta yang disebutkan meletakkan dasar bagi pemahaman modern tentang interaksi di alam dan menjadi pendukung teori interaksi jarak pendek. Selain itu, para ilmuwan juga mengemukakan asumsi lain tentang esensi fenomena yang diamati. Teori aksi jarak pendek menyiratkan distribusi kekuatan seketika tanpa partisipasi eter. Karena fenomena lebih sulit dirasakan dibandingkan medan listrik, banyak filsuf yang menjuluki pandangan seperti itu idealis. Di negara kita, mereka berhasil dikritik oleh pemerintah Soviet, karena, seperti diketahui, kaum Bolshevik tidak menyukai Tuhan, dan di setiap kesempatan mereka mematuk gagasan tentang keberadaan sesuatu “tergantung pada gagasan kita dan tindakannya” (sekaligus mempelajari kekuatan super Juna).
Franklin menjelaskan muatan positif dan negatif suatu benda melalui kelebihan dan kekurangan cairan listrik.
Karakteristik medan listrik
Medan listrik digambarkan dengan besaran vektor – intensitas. Anak panah yang arahnya berimpit dengan gaya yang bekerja pada suatu titik pada satu satuan muatan positif, yang panjangnya sebanding dengan besar gaya. Fisikawan merasa nyaman menggunakan potensi. Besarannya adalah skalar; lebih mudah untuk membayangkannya dengan menggunakan contoh suhu: di setiap titik dalam ruang terdapat nilai tertentu. Potensial listrik mengacu pada usaha yang dilakukan untuk memindahkan satuan muatan dari titik potensial nol ke titik tertentu.
Bidang yang dijelaskan dengan cara di atas disebut irrotasional. Kadang-kadang disebut potensi. Fungsi potensial medan listrik bersifat kontinu dan bervariasi secara mulus sepanjang ruang. Hasilnya, kami memilih titik-titik dengan potensial yang sama yang melipat permukaannya. Untuk muatan satuan, bola: semakin jauh benda, semakin lemah medannya (hukum Coulomb). Permukaan disebut ekuipotensial.
Untuk memahami persamaan Maxwell, pahami beberapa karakteristik medan vektor:
- Gradien potensial listrik merupakan vektor yang arahnya bertepatan dengan pertumbuhan tercepat parameter medan. Semakin cepat nilainya berubah, semakin besar nilainya. Gradien diarahkan dari nilai potensial yang lebih kecil ke nilai potensial yang lebih besar:
- Gradien tegak lurus terhadap permukaan ekuipotensial.
- Semakin besar gradiennya, semakin dekat letak permukaan ekuipotensial yang berbeda satu sama lain sebesar nilai potensial medan listrik tertentu.
- Gradien potensial, diambil dengan tanda sebaliknya, adalah kuat medan listrik.
Potensi listrik. Gradien "mendaki bukit"
- Divergensi adalah besaran skalar yang dihitung untuk vektor kuat medan listrik. Ini analog dengan gradien (untuk vektor), menunjukkan laju perubahan suatu nilai. Perlunya memperkenalkan karakteristik tambahan: bidang vektor tidak memiliki gradien. Oleh karena itu, deskripsinya memerlukan analogi tertentu - divergensi. Parameter dalam notasi matematika mirip dengan gradien, dilambangkan dengan huruf Yunani nabla, dan digunakan untuk besaran vektor.
- Rotor medan vektor disebut pusaran. Secara fisik, nilainya nol ketika parameter berubah secara seragam. Jika rotor bukan nol, terjadi tikungan garis tertutup. Menurut definisinya, medan potensial muatan titik tidak memiliki pusaran. Garis ketegangan dalam hal ini belum tentu lurus. Mereka hanya berubah dengan lancar tanpa membentuk pusaran. Medan dengan rotor bukan nol sering disebut solenoidal. Sinonim yang sering digunakan adalah pusaran.
- Fluks total vektor diwakili oleh integral permukaan hasil kali kuat medan listrik dan luas dasar. Batas besaran ketika kapasitansi benda cenderung nol menunjukkan divergensi medan. Konsep limit dipelajari di SMA, siswa dapat memperoleh gambaran tentang pokok bahasan.
Persamaan Maxwell menggambarkan medan listrik yang berubah terhadap waktu dan menunjukkan bahwa dalam kasus seperti itu timbul gelombang. Secara umum diterima bahwa salah satu rumus menunjukkan tidak adanya muatan (kutub) magnet yang terisolasi di alam. Terkadang dalam literatur kita menemukan operator khusus - Laplacian. Dilambangkan dengan kuadrat nabla, dihitung untuk besaran vektor, yang diwakili oleh divergensi gradien medan.
Dengan menggunakan besaran ini, ahli matematika dan fisikawan menghitung medan listrik dan magnet. Misalnya, telah terbukti: hanya medan irrotasional (muatan titik) yang mempunyai potensi skalar. Aksioma lain telah ditemukan. Bidang pusaran rotor tidak memiliki divergensi.
Kita dapat dengan mudah menggunakan aksioma tersebut sebagai dasar untuk menggambarkan proses yang terjadi pada perangkat nyata yang ada. Gerakan anti-gravitasi yang terus-menerus akan sangat membantu perekonomian. Jika belum ada yang berhasil mempraktikkan teori Einstein, prestasi Nikola Tesla sedang dipelajari oleh para peminat. Tidak ada rotor atau divergensi.
Sejarah Singkat Perkembangan Medan Listrik
Perumusan teori ini diikuti oleh berbagai karya tentang penerapan medan listrik dan elektromagnetik dalam praktik, yang paling terkenal di Rusia adalah pengalaman Popov dalam mentransmisikan informasi melalui udara. Sejumlah pertanyaan muncul. Teori harmoni Maxwell tidak berdaya untuk menjelaskan fenomena yang diamati selama lewatnya gelombang elektromagnetik melalui media terionisasi. Planck berhipotesis bahwa energi radiasi dipancarkan dalam porsi terukur, yang kemudian disebut kuanta. Difraksi elektron individu, yang ditunjukkan dalam bahasa Inggris di YouTube, ditemukan pada tahun 1949 oleh fisikawan Soviet. Partikel tersebut secara bersamaan menunjukkan sifat gelombang.
Hal ini memberitahu kita: gagasan modern tentang medan listrik konstan dan variabel masih jauh dari sempurna. Banyak orang mengenal Einstein, tetapi tidak berdaya menjelaskan apa yang ditemukan fisikawan tersebut. Teori relativitas tahun 1915 menghubungkan medan listrik, magnet, dan gravitasi. Benar, tidak ada rumusan yang disajikan dalam bentuk undang-undang. Saat ini diketahui: ada partikel yang bergerak lebih cepat daripada perambatan cahaya. Batu lain di taman.
Sistem unit terus berubah. GHS yang pertama kali diperkenalkan, berdasarkan karya Gauss, tidaklah nyaman. Huruf pertama menunjukkan satuan dasar: sentimeter, gram, sekon. Besaran elektromagnetik ditambahkan ke GHS pada tahun 1874 oleh Maxwell dan Thomson. Uni Soviet mulai menggunakan ISS (meter, kilogram, detik) pada tahun 1948. Pengenalan sistem SI (GOST 9867) pada tahun 60an abad ke-20, di mana kekuatan medan listrik diukur dalam V/m, mengakhiri pertempuran.
Menggunakan medan listrik
Muatan listrik terakumulasi dalam kapasitor. Akibatnya, terbentuklah medan di antara lempeng-lempeng tersebut. Karena kapasitansi secara langsung bergantung pada besarnya vektor tegangan, untuk meningkatkan parameter, ruang diisi dengan dielektrik.
Secara tidak langsung, medan listrik digunakan oleh tabung gambar dan lampu gantung Chizhevsky; potensial jaringan mengontrol pergerakan berkas tabung elektron. Meskipun kurangnya teori yang koheren, efek medan listrik mendasari banyak gambar.
Apa itu medan listrik?
Mari kita gantung wadah kartrid yang terisi daya pada seutas benang dan bawa batang kaca berlistrik ke sana. Bahkan tanpa adanya kontak langsung, selongsong pada benang menyimpang dari posisi vertikal, tertarik ke tongkat (Gbr. 13).
Benda bermuatan, seperti yang bisa kita lihat, mampu berinteraksi satu sama lain dari jarak jauh. Bagaimana tindakan tersebut berpindah dari salah satu badan ini ke badan lainnya? Mungkin ini semua tentang udara di antara mereka? Mari kita cari tahu ini berdasarkan pengalaman.
Mari kita letakkan elektroskop bermuatan (dengan kaca dilepas) di bawah bel pompa udara, lalu pompa keluar udara dari bawahnya. Kita akan melihat bahwa di ruang hampa udara daun-daun elektroskop akan tetap saling tolak menolak (Gbr. 14). Artinya udara tidak ikut serta dalam transmisi interaksi listrik. Lalu melalui cara apa interaksi benda-benda bermuatan terjadi? Jawaban atas pertanyaan ini diberikan dalam karya mereka oleh ilmuwan Inggris M. Faraday (1791-1867) dan J. Maxwell (1831-1879).
Menurut ajaran Faraday dan Maxwell, ruang di sekitar benda bermuatan berbeda dengan ruang di sekitar benda tidak berlistrik. Ada medan listrik di sekitar benda bermuatan. Dengan bantuan medan ini, interaksi listrik dilakukan.
Listrik bidang adalah jenis materi khusus, berbeda dari materi dan ada di sekitar benda bermuatan apa pun.
Tidak mungkin untuk melihat atau menyentuhnya. Keberadaan medan listrik hanya dapat dinilai dari tindakannya.
Sifat dasar medan listrik
Eksperimen sederhana memungkinkan kita untuk menetapkan sifat dasar medan listrik.
1. Medan listrik suatu benda bermuatan bekerja dengan gaya tertentu pada benda bermuatan lain yang berada dalam medan ini.
Hal ini dibuktikan dengan semua percobaan interaksi benda bermuatan. Jadi, misalnya, selongsong bermuatan yang berada dalam medan listrik dari tongkat yang dialiri listrik (lihat Gambar 13) dikenai gaya tarik-menarik ke arahnya.
2. Di dekat benda bermuatan, medan yang diciptakannya lebih kuat, dan lebih jauh lagi, medannya lebih lemah.
Untuk memverifikasi ini, mari kita kembali ke percobaan dengan wadah kartrid yang terisi daya (lihat Gambar 13). Mari kita mulai mendekatkan dudukan dengan wadah kartrid ke tongkat yang dimuat. Kita akan melihat bahwa ketika selongsong mendekati tongkat, sudut penyimpangan benang dari vertikal akan menjadi semakin besar (Gbr. 15). Peningkatan sudut ini menunjukkan bahwa semakin dekat selongsong ke sumber medan listrik (batang listrik), semakin besar gaya yang bekerja padanya. Ini berarti bahwa di dekat benda bermuatan, medan yang dihasilkannya lebih kuat daripada di kejauhan.
Perlu diingat bahwa tidak hanya tongkat bermuatan yang bekerja pada selongsong bermuatan dengan medan listriknya, tetapi juga selongsong tersebut, pada gilirannya, bekerja pada tongkat dengan medan listriknya. Dalam tindakan timbal balik satu sama lain itulah interaksi listrik badan bermuatan.
Medan listrik juga memanifestasikan dirinya dalam eksperimen dengan dielektrik. Ketika dielektrik berada dalam medan listrik, bagian molekulnya yang bermuatan positif (inti atom) bergeser ke satu arah di bawah pengaruh medan, dan bagian yang bermuatan negatif (elektron) bergeser ke arah lain. Fenomena ini disebut polarisasi dielektrik. Polarisasi inilah yang menjelaskan eksperimen paling sederhana tentang gaya tarik-menarik potongan kertas ringan oleh benda yang dialiri listrik. Potongan-potongan ini umumnya netral. Namun, dalam medan listrik benda yang dialiri arus listrik (misalnya batang kaca), mereka menjadi terpolarisasi. Pada permukaan benda yang lebih dekat dengan tongkat, muncul muatan yang berlawanan tanda dengan muatan tongkat. Interaksi dengannya menyebabkan tertariknya potongan kertas ke benda yang dialiri listrik.
Tenaga listrik
Gaya yang ditimbulkan oleh medan listrik pada benda (atau partikel) bermuatan disebut kekuatan listrik:
merasa- kekuatan listrik.
Di bawah pengaruh gaya ini, sebuah partikel yang terperangkap dalam medan listrik memperoleh percepatan A, yang dapat ditentukan dengan menggunakan hukum kedua Newton:
Di mana M adalah massa suatu partikel tertentu.
Sejak zaman Faraday, sudah menjadi kebiasaan untuk menggunakannya saluran listrik.
Garis medan listrik- ini adalah garis yang menunjukkan arah gaya yang bekerja dalam medan tertentu pada partikel bermuatan positif yang ditempatkan di dalamnya. Garis-garis medan yang ditimbulkan oleh benda bermuatan positif ditunjukkan pada Gambar 16, a. Gambar 16, b menunjukkan garis-garis medan yang diciptakan oleh benda bermuatan negatif.
Gambaran serupa dapat diamati dengan menggunakan alat sederhana yang disebut gumpalan listrik. Setelah memberinya muatan, kita akan melihat bagaimana semua potongan kertasnya akan menyebar ke berbagai arah dan ditempatkan di sepanjang garis medan listrik (Gbr. 17).
Ketika partikel bermuatan memasuki medan listrik, kecepatannya dalam medan ini dapat bertambah atau berkurang. Jika muatan suatu partikel q>0, maka bila bergerak sepanjang garis gaya akan mengalami percepatan, dan bila bergerak berlawanan arah akan melambat. Jika muatan partikel q<0, то все будет наоборот ее скорость будет уменьшаться при движении в направлении силовых линий и увеличиваться при движении в противоположном направлении.
Sangat menarik untuk diketahui
Dari topik hari ini tentang medan listrik, kita mengetahui bahwa medan listrik ada di ruang yang terletak di sekitar muatan listrik.
Mari kita lihat bagaimana, dengan menggunakan garis gaya terarah, kita dapat menggambarkan medan listrik ini menggunakan grafik:
Anda mungkin tertarik untuk mengetahui bahwa medan listrik dengan kekuatan berbeda-beda beroperasi di atmosfer kita. Jika kita memperhatikan medan listrik dari sudut pandang alam semesta, maka biasanya bumi bermuatan negatif, tetapi dasar awan bermuatan positif. Dan partikel bermuatan seperti ion terkandung di udara dan kandungannya bervariasi tergantung berbagai faktor. Faktor-faktor ini bergantung pada waktu dalam setahun dan kondisi cuaca serta frekuensi atmosfer.
Dan karena atmosfer dipenuhi dengan partikel-partikel ini, yang terus bergerak dan ditandai dengan perubahan menjadi ion positif atau negatif, cenderung mempengaruhi kesejahteraan dan kesehatan manusia. Dan yang paling menarik adalah banyaknya ion positif di atmosfer dapat menimbulkan sensasi tidak menyenangkan pada tubuh kita.
Efek biologis dari medan elektromagnetik
Sekarang mari kita bicara dengan Anda tentang efek biologis EMF terhadap kesehatan manusia dan dampaknya terhadap organisme hidup. Ternyata organisme hidup yang berada dalam zona pengaruh medan elektromagnetik dipengaruhi oleh faktor kuat pengaruhnya.
Paparan medan elektromagnetik dalam jangka panjang berdampak negatif pada kesehatan dan kesejahteraan seseorang. Misalnya, pada seseorang dengan penyakit alergi, paparan EMF tersebut dapat menyebabkan serangan epilepsi. Dan jika seseorang berada dalam medan elektromagnetik untuk jangka waktu yang lebih lama, penyakit tidak hanya pada sistem kardiovaskular dan saraf dapat berkembang, tetapi juga menyebabkan kanker.
Para ilmuwan telah membuktikan bahwa jika terdapat medan listrik yang kuat, perubahan perilaku dapat diamati pada serangga. Dampak negatif ini dapat diwujudkan dalam bentuk agresi, kecemasan, dan penurunan kinerja.
Di bawah pengaruh seperti itu, perkembangan abnormal juga dapat diamati pada tanaman. Di bawah pengaruh medan elektromagnetik, tanaman dapat berubah ukuran, bentuk dan jumlah kelopaknya.
Fakta Menarik Terkait Ketenagalistrikan
Penemuan-penemuan di bidang ketenagalistrikan merupakan salah satu pencapaian terpenting manusia, karena kehidupan modern tanpa penemuan tersebut kini bahkan sulit dibayangkan.
Tahukah Anda bahwa di beberapa wilayah Afrika dan Amerika Selatan terdapat desa-desa yang masih belum tersedia listriknya? Dan tahukah Anda bagaimana orang keluar dari situasi ini? Ternyata mereka menerangi rumahnya dengan bantuan serangga seperti kunang-kunang. Mereka mengisi toples kaca dengan serangga ini dan menggunakan kunang-kunang untuk mendapatkan cahaya.
Tahukah Anda tentang kemampuan lebah mengumpulkan muatan listrik positif selama terbang? Namun bunga mempunyai muatan listrik negatif, sehingga serbuk sarinya tertarik ke tubuh lebah. Namun yang paling menarik adalah bidang kontak antara lebah dan bunga, medan listrik tanaman berubah dan seolah-olah memberi sinyal kepada lebah lain tentang tidak adanya serbuk sari pada tanaman tersebut.
Namun di dunia ikan, pemburu listrik yang paling terkenal adalah ikan pari. Untuk menetralisir mangsanya, ikan pari menggunakan aliran listrik untuk melumpuhkannya.
Tahukah Anda kalau belut listrik mempunyai debit listrik yang paling kuat? Ikan air tawar ini mempunyai tegangan keluaran arus yang bisa mencapai 800 V.
Pekerjaan rumah
1. Apa yang dimaksud dengan medan listrik?
2. Apa perbedaan medan dengan materi?
3. Sebutkan sifat-sifat utama medan listrik.
4. Apa yang ditunjukkan oleh garis-garis medan listrik?
5. Bagaimana percepatan partikel bermuatan yang bergerak dalam medan listrik?
6. Dalam hal apa medan listrik meningkatkan kecepatan suatu partikel dan dalam hal apa menguranginya?
7. Mengapa potongan kertas netral tertarik pada benda yang dialiri listrik?
8. Jelaskan mengapa, setelah mengisi daya sultan listrik, potongan kertasnya menyimpang ke arah yang berbeda.
Tugas eksperimental.
Listrikkan sisir pada rambut Anda, lalu sentuhkan pada sepotong kecil kapas (bulu halus). Apa yang akan terjadi pada kapas tersebut? Kibaskan bulu dari sisir dan, ketika berada di udara, buatlah bulu tersebut melayang pada ketinggian yang sama dengan menempatkan sisir yang dialiri listrik dari bawah pada jarak tertentu. Mengapa bulunya berhenti berjatuhan? Apa yang akan membuatnya tetap mengudara?
S.V. Gromov, I.A. Rodina, Fisika kelas 9
Medan listrik muncul di sekitar muatan atau benda bermuatan di ruang angkasa. Dalam medan ini, muatan apa pun dipengaruhi oleh gaya elektrostatis Coulomb. Medan adalah suatu bentuk materi yang mentransmisikan interaksi gaya antara benda makroskopis atau partikel penyusun zat tersebut. Dalam medan elektrostatik, terjadi interaksi gaya benda bermuatan. Medan elektrostatik adalah medan listrik stasioner dan merupakan kasus khusus dari medan listrik yang diciptakan oleh muatan stasioner.
Medan listrik di setiap titik dalam ruang dicirikan oleh dua karakteristik: gaya - vektor intensitas listrik dan energi - potensial, yang merupakan besaran skalar. Kuat medan listrik suatu titik tertentu adalah besaran fisis vektor yang secara numerik sama dan searah dengan gaya yang bekerja dari medan pada satuan muatan positif yang ditempatkan pada titik medan yang bersangkutan:
Garis medan listrik adalah garis yang garis singgungnya pada setiap titik menentukan arah vektor intensitas titik-titik yang bersesuaian dengan medan listrik tersebut. Banyaknya garis-garis medan yang melalui suatu satuan luas yang tegak lurus terhadap garis-garis tersebut secara numerik sama dengan besarnya vektor kuat medan listrik di pusat luas tersebut. Garis kuat medan elektrostatik dimulai dari muatan positif dan berlanjut hingga tak terhingga untuk medan yang diciptakan oleh muatan ini. Untuk medan yang ditimbulkan oleh muatan negatif, garis-garis gaya datang dari tak terhingga ke muatan.
Potensial medan elektrostatis pada suatu titik tertentu adalah besaran skalar yang secara numerik sama dengan energi potensial suatu satuan muatan positif yang ditempatkan pada suatu titik medan tertentu:
Usaha yang dilakukan oleh gaya-gaya medan elektrostatis ketika suatu titik memindahkan muatan listrik sama dengan hasil kali muatan tersebut dan beda potensial antara titik awal dan titik akhir lintasan:
dimana dan adalah potensial titik awal dan akhir medan pada saat muatan bergerak.
Ketegangan berhubungan dengan potensial medan elektrostatis melalui hubungan:
Gradien potensial menunjukkan arah perubahan potensial tercepat ketika bergerak dalam arah tegak lurus terhadap permukaan yang potensialnya sama.
Kuat medan secara numerik sama dengan perubahan potensial per satuan panjang , diukur dalam arah tegak lurus permukaan potensial yang sama, dan diarahkan ke arah penurunannya (tanda minus):
Letak geometri titik-titik medan listrik yang potensialnya sama disebut permukaan ekuipotensial atau permukaan yang potensialnya sama. Vektor intensitas setiap titik medan listrik tegak lurus terhadap permukaan ekuipotensial yang melalui titik tersebut. Pada Gambar. Gambar 1 secara grafis menunjukkan medan listrik yang dibentuk oleh muatan titik positif dan bidang bermuatan negatif R.
Garis padat adalah permukaan ekuipotensial dengan potensial , , dll., garis putus-putus adalah garis medan, arahnya ditunjukkan oleh panah.
Medan listrik dapat dianggap sebagai model matematika yang menggambarkan nilai kuat medan listrik pada suatu titik tertentu dalam ruang. Douglas Giancoli menulis: “Perlu ditekankan bahwa medan bukanlah suatu substansi; atau lebih tepatnya, ini adalah konsep yang sangat berguna... Pertanyaan tentang “realitas” dan keberadaan medan listrik sebenarnya adalah pertanyaan filosofis, bahkan metafisik. Dalam fisika, konsep medan telah terbukti sangat berguna - ini adalah salah satu pencapaian terbesar pikiran manusia.”
Medan listrik merupakan salah satu komponen medan elektromagnetik tunggal dan merupakan manifestasi interaksi elektromagnetik.
Sifat fisik medan listrik
Saat ini ilmu pengetahuan belum mencapai pemahaman tentang esensi fisik medan seperti listrik, magnet, dan gravitasi, serta interaksinya satu sama lain. Sejauh ini, hasil efek mekanisnya pada benda bermuatan baru dijelaskan, dan ada juga teori gelombang elektromagnetik yang dijelaskan oleh Persamaan Maxwell.Efek medan - Efek medan adalah ketika medan listrik diterapkan pada permukaan media penghantar listrik, konsentrasi pembawa muatan bebas di lapisan dekat permukaannya berubah. Efek ini mendasari pengoperasian transistor efek medan.
Efek utama medan listrik adalah efek gaya pada benda atau partikel bermuatan listrik yang diam (relatif terhadap pengamat). Jika sebuah benda bermuatan berada di ruang angkasa, maka benda tersebut tidak mengalami percepatan di bawah pengaruh gaya. Medan magnet (komponen kedua gaya Lorentz) juga memberikan gaya pada muatan yang bergerak.
Mengamati medan listrik dalam kehidupan sehari-hari
Untuk menciptakan medan listrik, diperlukan muatan listrik. Gosokkan sedikit dielektrik pada wol atau sejenisnya, seperti pulpen plastik pada rambut Anda sendiri. Muatan akan tercipta pada gagangnya, dan medan listrik akan tercipta di sekitarnya. Pena yang terisi daya akan menarik potongan kertas kecil. Jika Anda menggosokkan benda yang lebih besar, seperti karet gelang, pada wol, maka dalam gelap Anda akan melihat percikan kecil yang disebabkan oleh aliran listrik.Medan listrik sering terjadi di dekat layar televisi ketika penerima televisi dihidupkan atau dimatikan. Medan ini bisa dirasakan dari pengaruhnya pada bulu-bulu di tangan atau wajah.
