FISIKA

Eremu elektrostatikoa

Gaur egungo fisikan eremu kontzeptua indarra ordezkatuz joan da pixkanaka. Ondorioz, elektrostatikan indar puntualak karga elektrikoetan sortu eta hil egiten direlako ideia ezabatu duen printzipioaren arabera, espazioan dagoen edozein kargak bere inguruan egon daitekeen beste bat eragin dezake. Eremuen erabilerak fenomenoak aztertutako ezaugarrien arabera deskribatzen laguntzen digu, eragiten dituzten jatorrizko arrazoiei begiratu gabe.

Eremu elektriko bektorea

Espazioan karga bat edo zenbait karga egoteak eremu elektriko bat eratzen du bere inguruan ( E sinboloa) eta horrek inguruko beste kargen portaeran eragiten du. Eremu elektrikoaren intentsitateak elkarrekintza horren balio kuantifikatua zehaztuko du, intentsitate hori karga positiboko unitate bakoitzak eremuaren puntu zehatz batean egiten duen indarra izanik.

Eremu elektrikoa bektore-magnitudea da eta hurrengo ezaugarriak ditu:

  • Eremuaren norabidea, eremu bera sortzen duen kargaren kokapena eta eremua neurtzen duen puntuaren arteko marra zuzena izango da.
  • Eremuaren noranzkoa aldarapenezkoa izango da baldin eta jatorrizko karga positiboa bada, eta erakarkorra karga negatiboa baldin bada ( indar elektrostatikaren noranzko berdina izango du).
  • Eremua sortzen duen kargaren balioak, bere ikurrak, nahiz karga horretatik eta perturbazioa sortzen duen beste karga baten arteko distantziak eta inguruneak eremuaren modulua zehazten dute.

Eremu elektrikoaren modulua, noranzkoa eta norabidea. (a) karga positiboa da eta (b) karga, berriz, negatiboa.

Eremu elektrikoaren moduluaren balioa

Eremu elektrikoaren berezko definizioaren arabera, bere intentsitatearen modulua eremuak sortutako kargarekiko zuzenki proportzionala da eta bere efektuak neurtzen diren distantziaren karratuarekiko alderantziz proportzionala:

hemen, K elektrostatikan erabilitako Couloumben legean agertzen den konstante bera da, bere balioa gutxi gorabehera 9 · 109 N·m2/C2 -koa izanik (30.gaia ikusi).

Eremu-marrak

Eremu elektrikoa kontzeptua hobeto ulertzearren, eremu edo indar-marretan oinarritzen diren ikuste-adierazpenak erabiltzen ditugu, eremuaren norabidea, noranzkoa eta intentsitatea zehazteko.

Funtsean, unitate bakarreko balioa duen karga elektriko batek eremu elektriko baten akzio-esparruan sartzean izango duen portaera adierazten dute eremu-marrek.

Ikuspuntu horren arabera eremu elektrikoa irekia izango da, bere indar marrak ez baitira inoiz karga berean sartu eta aterako.

Eremu elektriko baten indar-marrak. Karga positibo batek osatutako marrak (a) kargatik irten bitartean, karga negatibo batek sortutakoak bertan sartzen dira (b).

Karga-sistema baten indar-marrak. Eremu-marrak karga positibotik irten eta karga negatiboan sartzen dira.

Dipolo elektrikoa

Dipolo elektrikoa izeneko sistema eremu elektrikoaren alderik interesgarrienetako bat da; distantzia laburrean ezarritako balio berdineko karga positibo batek eta beste negatibo batek osatzen dute.

Dipolo elektrikoaren ezaugarri nagusia momentu dipolarra da, hau da, bi kargen arteko distantzia eta kargaren balioaren arteko biderkadura. Honako magnitude hau bektoriala da eta matematikoki hurrengo moduan idazten da:

Dipolo elektriko bat eremu elektrostatiko batean sartzean, dipoloa bere karga positiboaren bidez berriz orientatu egin ohi da, eremuaren marren noranzkoa hartuz. Horrela, eremuaren akzioak hurrengo adierazpenak zehazten duen M bira-momentua sortuko du:

P momentu dipolarra, E eremu elektrikoaren intentsitatea eta a dipoloaren ardatzak eta eremuak sortutako angelua izanik.

Eskala atomikoan zenbait molekulek momentu dipolar iraunkorra dute (urak adibidez ), eta horrek eragin handia du bere propietate kimiko batzuetan. Molekula horiei polarrak esaten diegu.

Michael Faraday

Michael Faraday (1791- 1867) "eremu" kontzeptua erabili zuen lehen fisikaria izan zen, eta fisikaren egungo hainbat teoria horretan oinarritzen dira. Elektromagnetismoaren fundatzaileetako bat ere izan zen eta bere omenez ahalmen elektrikoaren unitateari faradio esaten diogu.

 

Eremu elektrikoaren irismena

Kargaren balioa bikoiztean eremu elektriko kidearen intentsitatea ere bikoiztu egiten da; beraz eremu-marrak hertsatu eta bere intentsitatea bikoizten da.

Teorian eremu elektriko batek espazioan sortutako asaldura infinituraino zabalduko balitz ere, egia esan distantzia zehatz batetik aurrera bere efektuek nabarmenak izateari utziko diote. Orokorrean, eskala atomikotik Lurrean maneiatutako makroskopiko arrunteraino, eremu elektrikoa beste hainbat elkarrekintzen gainetik dagoela esan dezakegu (10 -13 zm baino distantzia handiagoetan). Distantzia txikiagoetan indar nuklearrek intentsitate handiagoa dute; eskala kosmikoan, ordea, grabitazio-indarrak nagusitzen dira.

 

Karga elektriko zabalak

Karga elektrikodun gorputzaren tamaina hutsala ez bada, karga puntuala baino, karga zabala izango du.

Kargadun gorputz zabaletan:

· karga elektriko osoa bere oinarrizko kargen arteko batura izango da (adibidez, elektrikoki kargatua izan den partikula--kopurua)

· Eroale baten karga aske guztiak bere azalera osoan zehar banatzen dira, beraz barruko karga elektrikoa nulua da.

· Gorputzaren inguruan sortutako eremu elektrostatikoa kalkulatzeko, karga guztia bere erdigune geometrikoan kontzentratuko balitz bezala egingo dugu.