Coulomb-en Legea eta Eremu Elektrostatikoaren Intentsitatea

Coulomb-en Legea

13. Gaia: Coulomb-en Legea. Eremu elektrostatikoaren intentsitatea. Definizioa. Adibideak. Karga puntual (edo esferikoa) positibo batek eratutako eremu elektrostatikoa; eta karga puntual (edo esferikoa) negatibo batek eratutakoa. Deskribatu nolakoak diren indar-lerroak bi kasuetan.

a) Coulomb-en Legea

- Elektrikoki kargatua dauden bi gorputzen artean indar bat dago. Indar hori zuzenki proportzionala da kargen biderkadurarekiko eta alderantziz proportzionala gorputzen zentruen arteko distantziaren berbidurarekiko. (irudia)

F1, F2 = indarra (N) Q, q = Karga elektrikoak (C) d = zentruen arteko distantzia (m) k = konstante elektrostatikoa = 9.10^9 Nm^2/C^2 (hutsean)

Indarraren Ezaugarriak

• Urrutiko indarrak dira: ez da beharrezkoa bi gorputzek elkar ukitzea edo materia egotea haien artean.
• Elkarekintza da: Ez dago indar bat, bi baizik. Gorputz bakoitzak besteari indarra egiten dio. Akzioa eta erreakzioa ditugu.
• Norabidea: Indarraren norabidea bi gorputzen zentruak lotzen dituen zuzena da.
• Noranzkoa: Bi kargen zeinua berdina denean aldarapen indarra dugu. Bi zeinuak ezberdinak direnean erakarpen indarra dugu. (irudia)

b) Eremu Elektrostatikoaren Intentsitatea

- Karga elektriko (Q) baten eremu elektrikoa: Bere inguruko espazioko zonaldea non bere eragina (indarra) sentitzen den.

- Karga elektriko (Q) baten eremu elektrikoaren intentsitatea (E) puntu batean: zenbat indar sentitzen duen +1C-eko kargak puntu horretan. (irudia)

E = Intentsitatea (N/C) Q = eremuaren karga sortzailea (C) d = distantzia kargaren zentruarekiko (m) “q” kargak sentitzen duen indarra eremu elektriko batean:

c) Adibideak

- Eremu elektrikoa irudikatzeko indar lerroak erabiltzen dira. Lerro hauek esaten dute norantz mugitzen den +1C-eko karga bat eremuan.

Karga (+) baten kasuan lerroak zentrutik irteten dira. (irudia)

Karga (-) baten kasuan lerroak zentrutantz doaz. (irudia)

Bi kasuetan ikusten denez, eremu elektrikoa erradiala edo zentrala da, indar lerroak karga sortzailearen zentruan elkartzen direlako. (irudia)

Eremu Magnetiko Uniformean Eragindako Indar Magnetikoa

14. Gaia: Eremu magnetiko uniforme baten barrualdean eragindako indar magnetikoa:

a) Lorentz-en Legea - Karga Bat

- Higitzen ari den karga batek, eremu magnetiko batean, hurrengo indarra jasotzen du: (irudia)

F = indarra (N) V = abiadura (m/s) B = eremu magnetiko (T) q = karga elektrikoa (C) = v eta B-k eratzen duten angelua

Indarraren norabidea: Perpendikularra v eta B-k eratzen duten planoarekiko.

Indarraren noranzkoa: Eskumako eskuaren erregela (ikusi irudiak) edo torlojuaren erregela (biratzen v-tik B-ra) (irudia)

- Eremu uniformea denean eta v B ibilbide zirkularra dugu, abiadura uniformez edo goitik ikusita: (irudia)

Orbitan 2 indar dira berdinak: Indar zentripetua (Fz) eta indar magnetikoa (FM): (irudia)

b) Laplace-ren Legea - Korronte Bat

- Kable elektriko lineal baten kasuan karga txiki (dq) asko pasatzen dira mugitzen, eta bakoitzak indar txiki bat (dF) jasaten du eremu magnetiko batean (B) (irudia)

- Indar txiki horien batura (integrala) da kableak jasaten duen indar totala, eremu magnetikoan: (irudia)

I = Intentsitatea (Ampere) L = kablearen luzera (m) B = eremu magnetikoa (T) = eremuak eta kableak eratutako angelua.

Indarraren norabidea = Perpendikularra L eta B-rekiko.

Indarraren noranzkoa = Eskumako eskuaren erregela. (irudia)

Korrente Elektrikoen Arteko Indarrak

15. Gaia: Korronte elektrikoen arteko indarrak. Korronte paraleloak edo antiparaleloak garraiatzen dituzten bi hari zuzen, paralelo eta infinituren kasua. Amperearen definizioa.

a) Korronteen Arteko Indarrak

- Kable batetik korrontea pasatzen denean (karga mugikorrak) iman bihurtzen da eta eremu magnetiko (B) sortzen du bere inguruan. Biot-Savart-en legea: (irudia)

Konstante magnetikoa = 4 .10^-7 (hutsean) I = Korrontearen intentsitatea (Ampere) d = distantzia (m) B = Indukzio magnetikoa (tesla)

Norantza eta norabidea: Eskumako eskuaren erregela. B bektorea tangentea da kable inguruko zirkuloekin.

- Bestaldetik, kable elektriko batek, eremu magnetiko batean indar bat jasaten du: Laplace-ren legea: (irudia)

I = Intentsitatea (Ampere) L = Kablearen luzera (m) B = Eremu magnetikoa (T) = Eremuak eta kableak eratutako angelua

Indarraren modulua: F = I.L.Bsin

Indarraren norabidea: Perpendikularra L eta B-rekiko.

Indarraren noranzkoa: Eskumako eskuaren erregela.

- Bi kable elektriko paralelo, bi iman bezalakoak dira eta elkarri eragiten diote indarra:

• 1. Kasua: Bi korronte paralelo (irudia)
• Indarra luzera metro bakoitzeko
• 2. Kasua: Bi kable antiparalelo (irudia)
• Indarra luzera metro bakoitzeko. Elkar aldaratu

F: Indarra (N) L: Kableen luzera (m) I1, I2: bi korronteen intentsitatea (A) d: distantzia (m) = Konstante magnetikoa = 4.10^-7 (hutsean)

b) Amperearen Definizioa

Ampere-a korronte elektrikoaren intentsitatea-unitatea da. Demagun bi kable dauzkagula, paralelo eta oso luzeak, 1m-ko distantzian. Haien arteko erakarpen edo aldarapen indarra 2.10^-7 N/m-koa bada, orduan bi kable horien korronte elektrikoaren intentsitatea 1 Ampere da.