Fusha elektrike

Nga Wikipedia, enciklopedia e lirë
Shko te: navigacion, kërko

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 SINjuton për kulomb (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[redakto | redakto tekstin burimor]

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,

 \mathbf{F} = q[- \nabla \phi - \frac { \partial \mathbf{A} } { \partial t }]

ku densiteti i fluksit magnetik jepet nga,

\mathbf{B} = \nabla \times \mathbf{A}

dhe ku - \nabla \phi 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 :


\mathbf{E} = \frac{\mathbf{F}}{q}

ku

\mathbf{F} është forca elektrike qe vepron mbi thërrmijën
q është ngarkesa e saj
\mathbf{E} 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 q e ndryshon shpërndarjen e ngarkesës, çka do te thotë se fusha elektrike ne prezencën e q ndryshon nga vetvetja ne mungese te q. 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.

\mathbf{E}=\lim_{q \to 0}\frac{\mathbf{F}}{q}

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[redakto | redakto tekstin burimor]

((Kryesor|Energjia elektrike))

Fusha elektrike ka energji. Dendësia e energjisë së fushës elektrike është dhënë nga

 u = \frac{1}{2} \varepsilon |\mathbf{E}|^2

ku

 \varepsilon është permitiviteti i mjedisit në të cilën fushë ekziston
\mathbf{E} është vektori i fushës elektrike.

Energjia totale të depozituara në fushën elektrike në një vëllim V dhënë këtë arsye është

 \int_{V} \frac{1}{2} \varepsilon |\mathbf{E}|^2 \, \mathrm{d}V

ku

\mathrm{d}V është element diferencial volumit.

Paralele mes elektrostatikës dhe gravitetit[redakto | redakto tekstin burimor]

Ligji i Kulombit, i cili përshkruan bashkëveprimin e ngarkesave elektrike:


\mathbf{F} = \frac{1}{4 \pi \varepsilon_0}\frac{Qq}{r^2}\mathbf{\hat{r}} = q\mathbf{E}

është i ngjashëm me Ligji i gravitetit universal i Njutonit :


\mathbf{F} = G\frac{Mm}{r^2}\mathbf{\hat{r}} = m\mathbf{g}

Kjo tregon ngjashmëritë në mes të fushës elektrike E dhe fushën gravitacionale  g , kështu që nganjëherë masa quhet "ngarkese gravitacionale".

Ngjashmëritë midis forcave elektrostatike dhe gravitacionale:

  1. Të Dyja veprojnë në një vakuum.
  2. Të Dyja janë qendrore dhe konservative.
  3. Të Dyja binden një Ligji i inversit katror (të dyja janë anasjelltas proporcional me katrorin e r).
  4. Të Dyja përhapen me shpejtësi të fundme c.

Shiko gjithashtu[redakto | redakto tekstin burimor]

Lidhje të jashtme[redakto | redakto tekstin burimor]