שדה כוח חשמלי אחיד

בעיות

שדה חשמלי אחיד

שדה כוח חשמלי אחיד, או בקיצור שדה חשמלי אחיד, באזור מסוים, משמעותו היא שגודל וכיוון השדה החשמלי זהים בכל נקודה באותו אזור ולא משתנים עם הזמן.

לצורך השוואה לשדה הכובד: אנחנו אומרים ששדה כוח הכובד בקרבת כדור הארץ הוא אחיד, גודלו g וכיוונו מטה. זה אומר שבכל נקודה בסביבה מסוימת (בקרבת פני כדור הארץ) יש את אותו שדה כובד (משמעות שדה כוח הכובד היא כוח כובד לכל יחידת מסה, כלומר לכל ק"ג).

שדה כוח קבוע מבטיח כוח קבוע על גוף (שמטענו לא משתנה) לאורך זמן. לכן הבעיות בהן נעסוק דומות באופיין לבעיות של גוף בהשפעת כוח הכובד (חלקן כוללות את השפעת כוח הכובד): בעיות התמדה (שיווי משקל), בעיות נפילה חופשית אף בעיות עם אנרגיה פוטנציאלית (בפרק הבא).

ברמה הנלמדת כאן, אנחנו לא מתייחסים לגורם שיצר את השדה האחיד, אלא בהשפעת השדה החשמלי על מטען נקודתי בלבד. לכן יש לזכור את העובדות הבאות:

1. גודל הכוח החשמלי הפועל על מטען נקודתי q הנמצא בשדה חשמלי E הוא F = E×|q|.

2. כיוון הכוח החשמלי הפועל על מטען נקודתי q הנמצא בשדה חשמלי E הוא:

א. זהה לכיוון השדה החשמלי, כאשר q חיובי.

ב. הפוך מכיוון השדה החשמלי, כאשר q שלילי.

3. שדה חשמלי אחיד מסמנים בעזרת סדרת חיצים מקבילים, כך שהמרווח ביניהם קבוע (ראה שרטוט).

א. שים לב שכיוון השדה זהה בכל נקודה באזור (לפי שיטת קווי כוח).

ב. שים לב שגודל השדה זהה בכל נקודה (לפי שיטת קווי כוח).

4. יחידות שדה חשמלי הן [N/c]. יחידות מטען חשמלי הן [c]. יחידות כוח (גם חשמלי) הן [N].