******************* Ηλεκτρικές δυνάμεις ******************* Ηλεκτρικό φορτίο ================ Ορισμός ------- Με τον όρο ηλεκτρικό φορτίο εννοούμε μια ιδιότητα ορισμένων υποατομικών σωματιδίων, η οποία καθορίζει τις μεταξύ τους ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις. Ένα υλικό σώμα που έχει ηλεκτρικό φορτίο δημιουργεί ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και επηρεάζεται από ηλεκτρομαγνητικά πεδία. Ιδιότητες --------- Το ηλεκτρικό φορτίο είναι μία ποσότητα που **διατηρείται**, δηλαδή σε οποιαδήποτε αλληλεπίδραση ο ολικός αριθμός των φορτίων πριν και μετά από αυτήν, διατηρείται σταθερός. Αρχή Διατήρησης του Φορτίου. Το ηλεκτρικό φορτίο είναι μία ποσότητα που είναι **κβαντισμένη**. Δηλαδή υπάρχει μόνο σε διακριτές οντότητες, ακέραια πολλαπλάσια του θεμελιώδους φορτίου του ηλεκτρονίου (e-) για το αρνητικό φορτίο και του πρωτονίου για το θετικό. Όταν λέμε ότι ένα σώμα είναι **αρνητικά φορτισμένο** εννοούμε ότι ο αριθμός των ηλεκτρονίων σε αυτό είναι μεγαλύτερος από τον αριθμό των πρωτονίων. Αντίστοιχα, σε ένα **θετικά φορτισμένο** σώμα ο αριθμός των ηλεκτρονίων του είναι μικρότερος από τον αριθμό των πρωτονίων. Τέλος, όταν λέμε ότι το σώμα είναι **ουδέτερα φορτισμένο**, εννοούμε ότι ο αριθμός των πρωτονίων είναι ίσος με τον αριθμό των ηλεκτρονίων. Μονάδα μέτρησης του ηλεκτρικού φορτίου στο S.I. είναι το C (Κουλόμπ). Το ηλεκτρικό φορτίο του πρωτονίου είναι κατά απόλυτη τιμή ίσο με το αντίστοιχο του ηλεκτρονίου και ισούται με | e | = :math:`1,6 \cdot 10^{-19} C` Δύο φορτία με το ίδιο πρόσημο ονομάζονται ομώνυμα, ενώ δύο φορτία με αντίθετα πρόσημα ονομάζονται ετερώνυμα. .. admonition:: Η άσχετη πληροφορία - `Coulomb (wikipedia.org) `_ - `Galvani (wikipedia.org) `_ - `Volta (wikipedia.org) `_ - `Bassi (wikipedia.org) `_ - `Electricity timeline `_ Ηλεκτρική δύναμη ================ Νόμος του Coulomb ----------------- .. image:: img/chapt-1/coulomb-1.png :math:`F = \frac{KQ_1Q_2}{r^2}` όπου - F η δύναμη - K σταθερά, πάντα :math:`K=9 \cdot 10^9 \frac{Nm^2}{C^2}` - :math:`Q_1` το φορτίο σε C - :math:`Q_2` το φορτίο σε C - r η απόσταση μεταξύ των φορτίων σε m Παρατηρήσεις - Η δύναμη είναι πάνω στην ευθεία που ενώνει τα δύο φορτία. - Ομώνυμα φορτία απωθούνται. - Ετερώνυμα φορτία έλκονται. - Οι ηλεκτρικές δυνάμεις όσο μεγαλώνει η απόσταση εξασθενούν πολύ γρήγορα. Τετράγωνο r στον παρανομαστή. - Οι ηλεκτρικές σε αποστάσεις πάνω από μερικά δεκατόμετρα είναι αμελητέες. Κατηγορίες ασκήσεων =================== Δείτε :doc:`../abc/math` Αντικατάσταση ------------- Γνωρίζουμε την απόσταση και τα φορτία και πρέπει να υπολογίσουμε τη δύναμη. Επίλυση ------- Γνωρίζουμε τη δύναμη και πρέπει να υπολογίσουμε κάποιον από τους άλλους παράγοντες (r ή Q). 1. Υπολογίστε την απόσταση: :math:`r^2 = \frac{K|Q_1Q_2|}{F}` ή :math:`r = \sqrt{\frac{K|Q_1Q_2|}{F}}` 2. Υπολογίστε το φορτίο: :math:`Q_1 = \frac{F r^2}{KQ_2}` Σύγκριση -------- TBD