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 1 + 1 =
Ostatnio komentowane
Głupota w tekście! Janusz i Agnieszka się nie związali, bo byli bardzo bliskim kuzynos...
• 2024-10-27 17:40:49
Super
• 2024-10-21 17:09:20
Bardzo trudne.
• 2024-10-21 13:31:17
Dziękuję za krótką acz treściwą syntezę :)
• 2024-09-24 21:14:03
Dodajmy, że było to również ostatnie powstanie wendyjskie (słowiańskie) na terenie N...
• 2024-09-04 21:32:33