Ruch ładunku w polu elektrycznym

Jeżeli ładunek elektryczny zostanie umieszczony w jednorodnym polu elektrycznym (np. pomiędzy okładkami kondensatora płaskiego), to zgodnie z definicją natężenia pola będzie na niego działać stała siła Coulomba równa:

 \vec{F} =q \vec{E}
 
gdzie: F – siła, q – ładunek, E – natężenie pola elektrostatycznego.

Ze wzoru wynika, że kierunek działania siły zależy od znaku ładunku. Dla ładunku dodatniego kierunki wektorów siły i natężania są zgodne, natomiast dla ładunku ujemnego odpowiednie wektory są skierowane przeciwnie (patrz rysunek).


Zgodnie z drugą zasadą dynamiki skutkiem działania stałej w czasie siły, musi być przyspieszenie danego obiektu:

 \vec{a} = \frac{ \vec{F} }{m}
 
Łącząc ze sobą dwa powyższe równania otrzymamy:

 \vec{a} = \frac{q \vec{E} }{m}
 
gdzie: a – przyspieszenie, m – masa.

Kierunek przyspieszenia ładunku jest, więc zgodny z kierunkiem natężenia pola elektrycznego.

W przypadku, gdy ładunkowi elektrycznemu zostanie nadana początkowa prędkość (v0), skierowana prostopadle do kierunku natężenia jednorodnego pola elektrycznego, cząstka ta będzie się poruszać po torze parabolicznym (patrz rysunek).


Z rysunku wynika, że:
1. Cząstka posiadająca ładunek dodatni została odchylona w kierunku ujemnej okładki kondensatora.
2. Ładunek ujemny został odchylony w kierunku dodatniej okładki kondensatora.

W obydwu przypadkach mamy do czynienia z ruchem złożonym, odbywającym się w dwóch wymiarach. W kierunku osi y na ładunek nie działa żadna siła, więc ruch w tym przypadku, jak wynika z pierwszej zasady dynamiki, musi być ruchem jednostajnym z prędkością początkową – v0. W kierunku zgodnym z osią x na ładunek działa stała siła Coulomba, więc cząstka musi się poruszać ruchem jednostajnie zmiennym.

Ruch ładunku w omówionym przykładzie jest analogią do rzutu poziomego, z tym tylko wyjątkiem, że na ciało zamiast siły grawitacji działa siła elektrostatyczna.

Polecamy również:

Komentarze (0)
Wynik działania 3 + 1 =
Ostatnio komentowane
Przydały mi się te choroby
• 2022-10-02 10:10:41
Yyy
• 2022-10-01 13:23:41
Super przydało mi się to do zadania z Religii
• 2022-09-29 12:48:27
Dziękuję, pomogło mi w nauce :)
• 2022-09-29 12:05:27
Bardzo pomocny
• 2022-09-29 09:23:04