Fusha elektrike: Dallime mes rishikimesh
[redaktim i pashqyrtuar] | [redaktim i pashqyrtuar] |
No edit summary |
Alan (diskuto | kontribute) v U kthyen ndryshimet e 91.187.119.33 (diskutimet) në versionin e fundit nga Roboti Tung. |
||
Rreshti 1: | Rreshti 1: | ||
⚫ | Në [[Fizika|fizike]], hapësira që rrethon një [[ngarkesa elektrike|ngarkese elektrike]] ose në prezencën e një [[fusha magnetike|fushe magnetike]] që ndryshon në kohë ka një veti që quhet '''fushe elektrike''' (e cila mund të barazohet me '''densitetin e fluksit elektrik'''). Kjo fushe elektrike shkakton aplikimin e një [[forca (fizike)|force]] në çdo trup tjetër të ngarkuar elektrikisht. Koncepti i fushës elektrike u fut për herë të para nga [[Michael Faraday|Majkell Faradei]]. |
||
= Fusha Elektrike = |
|||
⚫ | Fusha elektrike është një [[fusha vektoriale|fushe vektoriale]] me njësi në [[SI]] :[[Njuton]] thye për [[kulon]] (N C<sup>−1</sup>) ose, në mënyrë ekuivalente, [[volt]] për [[metër]] (V m<sup>−1</sup>). Fuqia e fushës në një pikë përcaktohet si forca që do të aplikohej mbi një [[ngarkese prove]] pozitive me +1 kulomb të vendosur në atë pikë; drejtimi i fushës jepet nga drejtimi i forcës. Fusha elektrike përmban [[energji elektrike]] me një [[densitet energjie]] që është proporcional me katrorin e intensitetit të fushës. Fusha elektrike është për ngarkesën elektrike ashtu si është [[nxitimi]] gravitacional për masën dhe [[densiteti i forcës]] është për volumin. |
||
=<nowiki/>= |
|||
Një ngarkese lëvizëse nuk ka vetëm një fushë elektrike po gjithashtu edhe një [[fusha magnetike|fushe magnetike]], përgjithësisht fushat magnetike dhe elektrike nuk janë fenomene komplet të ndryshme; diçka që njeri mund ta perceptoje si fushe elektrike, një observator tjetër në një [[sistem reference]] tjetër e percepton si një bashkim të fushave elektrike dhe magnetike. Për këtë qellim, njeri mund të flasë për "[[elektromagnetizmi]]n" ose për "[[fusha elektromagnetike|fushat elektromagnetike]]." Në mekanikën kuantike, ''shqetësimet'' e fushës elektromagnetike quhen [[fotoni|fotone]], dhe energjia e fotoneve është e kuantizuar. |
|||
⚫ | |||
== Përcaktimi == |
|||
⚫ | |||
⚫ | |||
:<math> \mathbf{F} = q[- \nabla \phi - \frac { \partial \mathbf{A} } { \partial t }]</math> |
|||
⚫ | |||
ku densiteti i fluksit magnetik jepet nga, |
|||
=====<nowiki/><math> |
|||
:<math>\mathbf{B} = \nabla \times \mathbf{A}</math> |
|||
dhe ku <math>- \nabla \phi</math> është forca e Kulombit. |
|||
Ngarkesa elektrike është një karakteristike e disa thërrmija e elementare, ajo është e kuantizuar kur shprehet si një shumëfish i një ngarkese elementare te dhëne nga e. [[Electroni|Elektronet]] me konvencion kane një ngarkese -1, kurse [[Protoni|protonet]] kane ngarkese te kundërt +1. [[Kuarku|Kuraket]] kane ngarkese pjesore me −1/3 ose +2/3. Antitherrmijat ekuavalente te këtyre ane ngarkese te kundërt. |
|||
Njësia SI për madhësinë e elektricitetit ose te ngarkesës elektrike është kulombi, i cili paraqet aersisht 1.60 × 10<sup>19</sup> ngarkesa elementare (ngarkesa ne një elektron te vetëm ose ne një proton te vetëm). Kulombi përcaktohet si madhësia e ngarkesës qe ka kaluar përmes një prerje -tërthore te një përcjellësi elektrik qe mban një amper për një sekonde. Simboli Q përdoret zakonisht për te treguar ngarkesën elektrike. Madhësia e ngarkesës elektrike mund te matet direkt me një elektrometer, ose indirekt me një galvanometër balistik. |
|||
Formalisht, një matje e ngarkesës duhet te jete një shumëfish i një ngarkese elementare e (ngarkesa është e kuantizuar), por meqenëse është një madhësi makroskopike, mesatare, shume here me e madhe se ngarkesa e një thërrmije elementare, ajo mund te marri çdo vlere reale. Për me tepër, ne disa raste është e zakonshme te flasim për një ngarkese thyesore ; psh. ne rastin e ngarkimit te kondensatorit. |
|||
Nëqoftesë thërrmija e ngarkuar mund te konsiderohet si një [[ngarkese pikësore]], fusha elektrike përcaktohet si forca qe vepron mbi këtë ngarkese pikësore : |
|||
:<math> |
|||
\mathbf{E} = \frac{\mathbf{F}}{q} |
\mathbf{E} = \frac{\mathbf{F}}{q} |
||
</math> |
</math> |
||
ku |
|||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | |||
⚫ | E marre ne mënyre te drejtpërdrejte, ky ekuacion përcakton fushën elektrike vetëm ne pozicionet ku kemi ngarkesa stacionare mbi te cilat fusha mund te veproje. Për me tepër, forca e ushtruar nga një ngarkese tjetër <math>q</math> e ndryshon shpërndarjen e ngarkesës, çka do te thotë se fusha elektrike ne prezencën e <math>q</math> ndryshon nga vetvetja ne mungese te <math>q</math>. Megjithatë, fusha elektrike e një burimi shpërndarës mbetet e përcaktuar ne mungese te një ngarkese me te cilën ajo mund te bashkëveproje. Kjo arrihet duke matur forcën e ushtruar mbi ''[[thërrmije testuese|thërrmija testuese]]'' te vogla te vendosura ne afërsi te burimit shpërndarës. Nga ky proces, fusha elektrike e krijuar nga një burim shpërndare i dhëne i ngarkesës përcaktohet si limiti kur thërrmija prove vete ne zero te forcës për njësi ngarkese te ushtruar mbi te. |
||
:<math>\mathbf{E}=\lim_{q \to 0}\frac{\mathbf{F}}{q}</math> |
|||
Kjo lejon fushën elektrike qe te varet vetëm te funksioni i shpërndarjes se ngarkesës. |
|||
Siç duket qarte nga përcaktimi, drejtimi i fushës elektrike është i njete me drejtimin e forcës qe ajo duhet te ushtroje mbi një thërrmije te ngarkuar pozitivisht, dhe e kundërt me drejtimin e forcës se ushtruar mbi një thërrmije te ngarkuar negativisht. Meqenëse ngarkesat e njëjta shtyhen dhe te kundërtat tërhiqen, fusha elektrike tenton qe te drejtohet tutje nga ngarkesat pozitive dhe drejt ngarkesave negative. |
|||
== Energjia në fushën elektrike == |
|||
((Kryesor|Energjia elektrike)) |
|||
Fusha elektrike ka energji. Dendësia e energjisë së fushës elektrike është dhënë nga |
|||
:<math> u = \frac{1}{2} \varepsilon |\mathbf{E}|^2</math> |
|||
ku |
|||
: <math> \varepsilon </math> është [[permitiviteti]] i mjedisit në të cilën fushë ekziston |
|||
:<math>\mathbf{E}</math> është vektori i fushës elektrike. |
|||
Energjia totale të depozituara në fushën elektrike në një vëllim V dhënë këtë arsye është |
|||
:<math> \int_{V} \frac{1}{2} \varepsilon |\mathbf{E}|^2 \, \mathrm{d}V </math> |
|||
ku |
|||
:<math>\mathrm{d}V</math> është element diferencial volumit. |
|||
== Paralele mes elektrostatikës dhe gravitetit == |
|||
[[Ligji i Kulombit]], i cili përshkruan bashkëveprimin e ngarkesave elektrike: |
|||
:<math> |
|||
\mathbf{F} = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0}\frac{Qq}{r^2}\mathbf{\hat{r}} = q\mathbf{E} |
|||
</math> |
|||
është i ngjashëm me [[Ligji i gravitetit universal i Njutonit]] : |
|||
⚫ | |||
:<math> |
|||
⚫ | |||
\mathbf{F} = G\frac{Mm}{r^2}\mathbf{\hat{r}} = m\mathbf{g} |
|||
</math> |
|||
Kjo tregon ngjashmëritë në mes të fushës elektrike <math>E</math> |
|||
⚫ | |||
dhe fushën gravitacionale <math> g </math>, kështu që nganjëherë masa quhet "ngarkese gravitacionale". |
|||
Ngjashmëritë midis forcave elektrostatike dhe gravitacionale: |
|||
⚫ | |||
# Të Dyja veprojnë në një vakuum. |
|||
# Të Dyja janë [[forca qendrore|qendrore]] dhe [[forca konservative|konservative]]. |
|||
# Të Dyja binden një [[Ligji i inversit katror]] (të dyja janë anasjelltas proporcional me katrorin e r). |
|||
# Të Dyja përhapen me shpejtësi të fundme c. |
|||
== Shiko gjithashtu == |
|||
===== Njësia SI për madhësinë e elektricitetit ose te ngarkesës elektrike është kulombi, i cili paraqet aersisht 1.60 × 10<sup>19</sup> ngarkesa elementare (ngarkesa ne një elektron te vetëm ose ne një proton te vetëm). ===== |
|||
* [[Elektrostatika]] |
|||
* [[Elektrodinamika]] |
|||
* [[Ekuacionet e Maksuellit]] |
|||
* [[Magnetizmi]] |
|||
== Lidhje të jashtme == |
|||
===== Kulombi përcaktohet si madhësia e ngarkesës qe ka kaluar përmes një prerje -tërthore te një përcjellësi elektrik qe mban një amper për një sekonde. Simboli Q përdoret zakonisht për te treguar ngarkesën elektrike. ===== |
|||
* [http://www.lightandmatter.com/html_books/0sn/ch10/ch10.html Fields] - një kapitull nga një libër online |
|||
* |
|||
* [http://www.vias.org/simulations/simusoft_efield.html Learning by Simulations] Simulim interaktiv i fushës elektrike për katër pika ngarkesash |
|||
* Simulime ne Java [http://www.falstad.com/emstatic/ electrostatics in 2-D] dhe [http://www.falstad.com/vector3de/ 3-D] |
|||
[[Kategoria:Elektrodinamikë]] |
[[Kategoria:Elektrodinamikë]] |
Versioni i datës 24 tetor 2014 20:01
Në fizike, hapësira që rrethon një ngarkese elektrike ose në prezencën e një fushe magnetike që ndryshon në kohë ka një veti që quhet fushe elektrike (e cila mund të barazohet me densitetin e fluksit elektrik). Kjo fushe elektrike shkakton aplikimin e një force në çdo trup tjetër të ngarkuar elektrikisht. Koncepti i fushës elektrike u fut për herë të para nga Majkell Faradei.
Fusha elektrike është një fushe vektoriale me njësi në SI :Njuton thye për kulon (N C−1) ose, në mënyrë ekuivalente, volt për metër (V m−1). Fuqia e fushës në një pikë përcaktohet si forca që do të aplikohej mbi një ngarkese prove pozitive me +1 kulomb të vendosur në atë pikë; drejtimi i fushës jepet nga drejtimi i forcës. Fusha elektrike përmban energji elektrike me një densitet energjie që është proporcional me katrorin e intensitetit të fushës. Fusha elektrike është për ngarkesën elektrike ashtu si është nxitimi gravitacional për masën dhe densiteti i forcës është për volumin.
Një ngarkese lëvizëse nuk ka vetëm një fushë elektrike po gjithashtu edhe një fushe magnetike, përgjithësisht fushat magnetike dhe elektrike nuk janë fenomene komplet të ndryshme; diçka që njeri mund ta perceptoje si fushe elektrike, një observator tjetër në një sistem reference tjetër e percepton si një bashkim të fushave elektrike dhe magnetike. Për këtë qellim, njeri mund të flasë për "elektromagnetizmin" ose për "fushat elektromagnetike." Në mekanikën kuantike, shqetësimet e fushës elektromagnetike quhen fotone, dhe energjia e fotoneve është e kuantizuar.
Përcaktimi
Mbi një thërrmije te ngarkuar ne prehje ne një fushe elektrike vepron një forca ne perpjetim te drejte me ngarkesën e cila jepet nga ekuacioni,
ku densiteti i fluksit magnetik jepet nga,
dhe ku është forca e Kulombit. Ngarkesa elektrike është një karakteristike e disa thërrmija e elementare, ajo është e kuantizuar kur shprehet si një shumëfish i një ngarkese elementare te dhëne nga e. Elektronet me konvencion kane një ngarkese -1, kurse protonet kane ngarkese te kundërt +1. Kuraket kane ngarkese pjesore me −1/3 ose +2/3. Antitherrmijat ekuavalente te këtyre ane ngarkese te kundërt.
Njësia SI për madhësinë e elektricitetit ose te ngarkesës elektrike është kulombi, i cili paraqet aersisht 1.60 × 1019 ngarkesa elementare (ngarkesa ne një elektron te vetëm ose ne një proton te vetëm). Kulombi përcaktohet si madhësia e ngarkesës qe ka kaluar përmes një prerje -tërthore te një përcjellësi elektrik qe mban një amper për një sekonde. Simboli Q përdoret zakonisht për te treguar ngarkesën elektrike. Madhësia e ngarkesës elektrike mund te matet direkt me një elektrometer, ose indirekt me një galvanometër balistik.
Formalisht, një matje e ngarkesës duhet te jete një shumëfish i një ngarkese elementare e (ngarkesa është e kuantizuar), por meqenëse është një madhësi makroskopike, mesatare, shume here me e madhe se ngarkesa e një thërrmije elementare, ajo mund te marri çdo vlere reale. Për me tepër, ne disa raste është e zakonshme te flasim për një ngarkese thyesore ; psh. ne rastin e ngarkimit te kondensatorit.
Nëqoftesë thërrmija e ngarkuar mund te konsiderohet si një ngarkese pikësore, fusha elektrike përcaktohet si forca qe vepron mbi këtë ngarkese pikësore :
ku
- është forca elektrike qe vepron mbi thërrmijën
- q është ngarkesa e saj
- është fusha elektrike ne pozicionin ku ndodhet thërrmija
E marre ne mënyre te drejtpërdrejte, ky ekuacion përcakton fushën elektrike vetëm ne pozicionet ku kemi ngarkesa stacionare mbi te cilat fusha mund te veproje. Për me tepër, forca e ushtruar nga një ngarkese tjetër e ndryshon shpërndarjen e ngarkesës, çka do te thotë se fusha elektrike ne prezencën e ndryshon nga vetvetja ne mungese te . Megjithatë, fusha elektrike e një burimi shpërndarës mbetet e përcaktuar ne mungese te një ngarkese me te cilën ajo mund te bashkëveproje. Kjo arrihet duke matur forcën e ushtruar mbi thërrmija testuese te vogla te vendosura ne afërsi te burimit shpërndarës. Nga ky proces, fusha elektrike e krijuar nga një burim shpërndare i dhëne i ngarkesës përcaktohet si limiti kur thërrmija prove vete ne zero te forcës për njësi ngarkese te ushtruar mbi te.
Kjo lejon fushën elektrike qe te varet vetëm te funksioni i shpërndarjes se ngarkesës.
Siç duket qarte nga përcaktimi, drejtimi i fushës elektrike është i njete me drejtimin e forcës qe ajo duhet te ushtroje mbi një thërrmije te ngarkuar pozitivisht, dhe e kundërt me drejtimin e forcës se ushtruar mbi një thërrmije te ngarkuar negativisht. Meqenëse ngarkesat e njëjta shtyhen dhe te kundërtat tërhiqen, fusha elektrike tenton qe te drejtohet tutje nga ngarkesat pozitive dhe drejt ngarkesave negative.
Energjia në fushën elektrike
((Kryesor|Energjia elektrike))
Fusha elektrike ka energji. Dendësia e energjisë së fushës elektrike është dhënë nga
ku
- është permitiviteti i mjedisit në të cilën fushë ekziston
- është vektori i fushës elektrike.
Energjia totale të depozituara në fushën elektrike në një vëllim V dhënë këtë arsye është
ku
- është element diferencial volumit.
Paralele mes elektrostatikës dhe gravitetit
Ligji i Kulombit, i cili përshkruan bashkëveprimin e ngarkesave elektrike:
është i ngjashëm me Ligji i gravitetit universal i Njutonit :
Kjo tregon ngjashmëritë në mes të fushës elektrike dhe fushën gravitacionale , kështu që nganjëherë masa quhet "ngarkese gravitacionale".
Ngjashmëritë midis forcave elektrostatike dhe gravitacionale:
- Të Dyja veprojnë në një vakuum.
- Të Dyja janë qendrore dhe konservative.
- Të Dyja binden një Ligji i inversit katror (të dyja janë anasjelltas proporcional me katrorin e r).
- Të Dyja përhapen me shpejtësi të fundme c.
Shiko gjithashtu
Lidhje të jashtme
- Fields - një kapitull nga një libër online
- Learning by Simulations Simulim interaktiv i fushës elektrike për katër pika ngarkesash
- Simulime ne Java electrostatics in 2-D dhe 3-D