Verken elektriese lading, die wet van Coulomb, en elektriese velde — en verstaan hoe gelaaide voorwerpe met mekaar en hul omgewing in wisselwerking tree.
Alle materie bevat elektriese lading. Daar is twee tipes: positief (gedra deur protone in die kern) en negatief (gedra deur elektrone in die buitenste doppe). Die eenheid van lading is die coulomb (C).
1. Wrywing: Wanneer twee verskillende materiale teen mekaar gevryf word, word elektrone van een na die ander oorgedra. Die materiaal wat elektrone kry, word negatief gelaai; die een wat elektrone verloor, word positief gelaai. Voorbeeld: 'n plastiekstaaf wat met pels gevryf word — die staaf kry elektrone en word negatief.
2. Geleiding: 'n Gelaaide voorwerp word in direkte kontak met 'n neutrale geleier gebring. Lading versprei van die gelaaide voorwerp na die neutrale een. Albei voorwerpe eindig met dieselfde teken van lading. Die lading wat gedeel word, hang af van die grootte van die voorwerpe.
3. Induksie: 'n Gelaaide voorwerp word naby (maar raak nie) 'n neutrale geleier gebring. Die naaste kant van die geleier ontwikkel die teenoorgestelde lading; die verste kant ontwikkel dieselfde lading as die induserende voorwerp. As die geleier geaard word (aan die grond gekoppel) terwyl die gelaaide voorwerp naby is, vloei elektrone na/van die aarde, wat 'n netto lading agterlaat. Wanneer die aardverbinding verwyder word voordat die gelaaide voorwerp verwyder word, behou die geleier 'n netto lading wat teenoorgesteld is aan die induserende lading.
| Eienskap | Geleier | Isolator |
|---|---|---|
| Vrye elektrone? | Ja — elektrone beweeg vrylik | Nee — elektrone is aan atome gebonde |
| Ladingverspreiding | Versprei oor die oppervlak | Bly waar dit geplaas is |
| Voorbeelde | Koper, aluminium, yster | Plastiek, rubber, glas, hout |
Die elektrostatiese krag tussen twee puntladings is direk eweredig aan die produk van hul ladings en omgekeerd eweredig aan die kwadraat van die afstand tussen hulle:
| Simbool | Betekenis | Waarde / Eenheid |
|---|---|---|
| k | Coulomb se konstante | 9 × 10⁹ N·m²·C⁻² |
| Q₁, Q₂ | Ladings op die twee voorwerpe | Coulombs (C) |
| r | Afstand tussen die middelpunte | meter (m) |
| F | Elektrostatiese krag | Newton (N) |
'n Elektriese veld bestaan in die ruimte rondom enige gelaaide voorwerp. Dit word gedefinieer as die krag per eenheid positiewe toetslading wat by daardie punt geplaas word:
Vir 'n puntlading Q is die veldsterkte by afstand r:
Eenheid: N·C⁻¹ (of V·m⁻¹). E is 'n vektor — sy rigting is die rigting waarin 'n positiewe toetslading sou beweeg as dit by daardie punt geplaas word.
Superposisiebeginsel: Wanneer meer as twee ladings teenwoordig is, is die netto krag op enige lading die vektorsom van die individuele Coulomb-kragte van elke ander lading. Net so is die netto elektriese veld by 'n punt die vektorsom van velde weens elke lading afsonderlik.
Elektriese potensiaal (V): Die elektriese potensiaal by 'n punt is die arbeid verrig per eenheid positiewe lading om 'n toetslading van oneindig na daardie punt te bring:
V = kQ / r (eenheid: volt, V = J·C⁻¹)
Potensiaal is 'n skalaar — tel eenvoudig die potensiale weens elke lading bymekaar (geen rigting nodig nie).
Arbeid verrig deur die elektriese krag: W = qV, waar q die lading is wat deur potensiaal V beweeg word. Dit is ekwivalent aan W = qEd vir 'n eenvormige veld.
Eenvormige veld tussen plate: E = V/d, waar V die potensiaalverskil tussen die plate is en d hul onderlinge afstand is. Die veld is eenvormig en loodreg op die plate.
| r (m) | 0.02 | 0.04 | 0.06 | 0.08 |
|---|---|---|---|---|
| F (N) | 810 | 202.5 | 90 | 50.625 |