Dans cet article, nous allons discuter de manière exhaustive de la force électrostatique et de la façon dont elle dépend de la distance.
Une force entre les deux particules chargées est connue sous le nom de force électrostatique et la force de la force dépend de la quantité de charge détenue par la particule et de la distance qui la sépare de l'autre particule chargée.
Graphique de la force électrostatique et de la distance
La force électrostatique entre les deux charges au repos est donnée par la relation :-
E = 1/4 πɛ (q1q2/r2)
Si la distance entre les deux charges augmente, alors la force électrostatique entre les charges similaires diminuera, et celle entre des charges différentes, la force électrostatique augmentera en augmentant la distance entre les deux charges.
Si les deux charges sont similaires, alors le produit des deux charges sera positif et donc la force électrostatique sera positive.
Au fur et à mesure que la distance entre les deux charges augmente, la force chute brusquement au départ, puis diminue progressivement. Par conséquent, le graphique ci-dessus montre une courbe exponentielle.
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Exemple : Considérons deux charges q1 et q2 ayant des charges de 1C et 2C respectivement. Découvrez la variation de la force électrostatique entre ces deux charges est la distance entre les deux changements, puis tracez le graphique.
Donné: q1 = 1C
q2 = 2C
A d=1cm
E1=1/4πɛq1q2/r2
E1= 9 * 109*{1C*2C/(1)2}
= 9 * 109*2=18*109N
A d=2cm
E2=1/4πɛ(q1q2/r2)
E2= 9 * 109*(1C*2C/(2)2)
E2= 9 * 109*frac{2/4}
=9* 109*0.5=4.5*109 N
A d=3cm
E3= 1/4πɛ(q1q2/r2)
= 9 * 109*(2/9)
=2* 109 N
A d=4cm
E4= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E4= 9 * 109*{1C*2C/(4)2}
= 9 * 109*{2/16}
= 1.125 * 109 N
A d=5cm
E5= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E5= 9 * 109*{1C* 2C/(5)2}
= 9 * 109*{2/25}
= 0.72 * 109N
Maintenant, traçons le graphique pour ce qui précède
Nous avons,
| Distance (cm) | Force électrostatique (× 109 N) |
| 1 | 18 |
| 2 | 4.5 |
| 3 | 2 |
| 4 | 1.125 |
| 5 | 0.72 |
Dès lors, il est clair que le force électrostatique diminuera de manière exponentielle avec la distance d'expansion si les deux charges sont comme des particules chargées.
De plus, voyons la relation entre la force électrostatique et la distance si les deux charges sont dissemblables. Nous savons très bien que les deux charges différentes montrent les forces d'attraction l'une vers l'autre, et donc cette force augmentera si la distance entre elles augmente et le graphique ressemblera à celui ci-dessous : -
Le produit d'une particule chargée négativement et d'une particule chargée positivement donnera un produit négatif et donc la force électrostatique est négative. À mesure que la distance séparant les deux augmente, la force d'attraction entre les deux augmentera par distance carrée.
Comprenons pourquoi le graphique montre une courbe exponentielle dans ce cas également, en prenant un exemple simple donné ci-dessous.
Exemple : Considérons deux charges q1 et q2 ayant des charges de -1C et 2C respectivement. Trouvez la force électrostatique avec la distance variable séparant les deux particules chargées, puis tracez le graphique correspondant.
Donné: q1 = -1C
q2 = 2C
A d=1cm
E5= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E5= 9 * 109*{-1C*2C/(1)2}
= 9 * 109 * (-2)=-18*109N
A d=2cm
E2= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E2= 9 * 109*{-1C*2C/(2)2}
E2=9* 109*{-2/4}
= 9 * 109(-0.5)=-4.5*109N
A d=3cm
E3= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E3= 9 * 109*{-1C*2C/(3)2}
= 9 * 109*{-2/9}
= -2 * 109 N
A d=4cm
E4= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E4=9* 109*{-1C*2C/(4)2}
= 9 * 109*{-2/16}
= -1.125 * 109N
A d=5cm
E5= 1/4πɛ(q1q2/r2)
E5= 9 * 109*{-1C*2C/(5)2}
= 9 * 109*{-2/25}
= -0.72 * 109N
Maintenant, traçons le graphique pour ce qui précède
Nous avons,
| Distance (cm) | Force électrostatique (× 109 N) |
| 1 | - 18 |
| 2 | - 4.5 |
| 3 | -2 |
| 4 | - 1.125 |
| 5 | - 0.72 |
Par conséquent, il ressort clairement du graphique qu’à mesure que la distance entre les deux charges différentes augmente, la force électrostatique augmente avec la distance.
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Comment la force électrostatique et la distance sont-elles liées ?
La force électrostatique est liée à une distance par la relation E= 1/4πɛ(q1q2/r2)
La force d'attraction entre les deux augmentera si nous séparons les deux charges et la force de répulsion augmentera si les charges sont placées l'une près de l'autre.
La force électrostatique dépend principalement de la charge des particules en fonction de laquelle la force d'attraction ou de répulsion entre en jeu. Il dépend entièrement de la charge de la particule et de la distance.
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Problème : Trois particules chargées sont séparées par une distance ayant des charges différentes, comme indiqué dans la figure ci-dessous. Calculer la force électrostatique sur la charge Q1.
La force électrostatique entre la charge Q1 et Q2 is
E1=1/4πɛ0(q1q2/r2)
= 9 * 109*{1C*3C/(2)2}
= 9 * 109*{3/4}
= 6.75 * 109N
La force électrostatique entre la charge Q1 et Q3 is
E2=1/4πɛ0(q1q2/r2)
= 9 * 109*{1C*(-2)/(3)2}
= 9 * 109* {(-2)/9}
= -2 * 109N
D'où le force nette agissant sur le point
F = E1+ 2
=(6.75-2)*109
= 4.75 * 109N
La force nette sur la charge ponctuelle Q1 est de 4.75 × 109 N.
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La force électrostatique augmente-t-elle avec la distance ?
La force électrostatique augmente avec la distance si les deux charges électriques conservées sont dissemblables.
Comme la force électrostatique est inversement proportionnelle à la distance séparant les deux charges électriques, la force d'attraction va augmenter lorsque cette distance va s'allonger de plus en plus.
Ce n'est pas le cas entre les charges répulsives. Si la distance qui sépare les deux charges électriques augmente, cette force de répulsion entre les deux charges va diminuer. Ainsi, dans le cas de charges similaires, la force électrostatique diminuera à mesure que l'écart entre les deux charges électriques diminuera.
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Comment la distance augmente-t-elle la force ?
La force augmente si la distance entre des charges similaires est réduite et si la distance entre des charges différentes est étendue.
La force d'attraction entre les deux charges dissemblables augmente si la distance séparant les deux charges augmente, et la force électrostatique répulsive sera d'autant plus grande que les deux charges semblables seront très proches l'une de l'autre, c'est-à-dire si la distance entre les deux charges va être minimale.
Comment fonctionne la force électrostatique ?
Une force d'attraction ou de répulsion entre les deux charges est appelée force électrostatique.
La force électrostatique dépend directement de la charge qu'une particule porte en fonction du nombre de protons et d'électrons constitués par la particule.
Selon une charge, il existe une force d'attraction ou de répulsion entre les deux charges séparées par une certaine distance. Les charges différentes montrent la force d'attraction électrostatique lorsque les porteurs d'électrons dans la particule s'attirent vers la particule qui a un maximum de porteurs de protons qui sont chargés positivement car les électrons peuvent remplir les espaces vacants dans la particule chargée positivement.
Eh bien, des charges similaires appliqueront une force l'une sur l'autre pour se repousser à l'inverse. En effet, deux particules chargées positivement auront le nombre maximum de protons et s'éloigneront donc s'il n'y a pas de disponibilité d'électrons. Il en va de même lorsque deux charges sont chargées négativement et qu'elles ont plus de nombre d'électrons, la particule ne prendra plus plus de nombre d'électrons et ne montrera donc pas d'attraction l'une vers l'autre.
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Foire aux Questions
Qu'est-ce que le potentiel électrostatique ?
Le potentiel des charges électriques à effectuer le travail ou à faire effectuer le travail définit le potentiel électrique de cette charge.
Le potentiel électrostatique est l'énergie nécessaire pour amener une particule chargée d'une position infinie à une distance finie par l'application de la force électrostatique entre la charge ponctuelle et cette particule à une distance infinie.
En quoi le potentiel électrique est-il différent de la force électrique ?
Le potentiel électrique est l’énergie d’une particule tandis que la force électrique est une force imposée par deux ou plusieurs particules chargées.
L'énergie nécessaire à une particule chargée pour faire le travail s'appelle le potentiel électrique, et au contraire, la force acquise entre les deux particules chargées est la force électrique.
Qu'est-ce que l'électrostatique ?
Le terme électrostatique traite des porteurs de charge électrique et de leurs caractéristiques.
Il existe toujours une force d'attraction et de répulsion dépendant du nombre de porteurs de charge dans la particule, appelée force électrostatique.
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Bonjour, je m'appelle Akshita Mapari. J'ai fait une maîtrise en sciences. en physique. J'ai travaillé sur des projets comme la modélisation numérique des vents et des vagues lors d'un cyclone, la physique des jouets et des machines à sensations mécanisées dans un parc d'attractions basé sur la mécanique classique. J'ai suivi une formation sur Arduino et réalisé quelques mini projets sur Arduino UNO. J'aime toujours explorer de nouvelles zones dans le domaine scientifique. Personnellement, je crois qu'apprendre est plus enthousiaste lorsqu'il est appris avec créativité. En dehors de cela, j'aime lire, voyager, gratter de la guitare, identifier les rochers et les strates, photographier et jouer aux échecs.