Električna polja zaradi točkastih nabojev

 

Dodaj pozitivni naboj: 1C, 2C, 3C        Dodaj negativni naboj: -1C, -2C, -3C

Predstavitev  omogoča dodajanje nabojev s klikom na ustrezno povezavo. Vse naboje dodajamo v središče animacijskega polja in jih nato z miško povlečemo drugam, da lahko vidimo učinek dodanih nabojev. Ponovni zagon.

Najprej si oglejmo polje okrog enega naboja. Kako izgleda polje v primeru naboja 1.0 As? Zbrišimo ta naboj in dodajmo naboj velikosti 2.0 As. Kako se sedaj polje razlikuje od prejšnjega? Spet zbrišemo naboje in dodamo naboj -2.0 As. Je kakšna razlika? Opazimo, da je jakost polja ponazorjena s svetlostjo barve modrih vektorjev polja. Najmanjša jakost (0) je ponazorjena z belo barvo, temnomodra barva je uporabljena za največjo jakost. Če je naboj negativen, se puščice oziroma poljski vektorji preusmerijo v nasprotno smer. Pozitivni naboji imajo poljske vektorje, ki kažejo radialno navzven, torej vstran od njih, negativni naboji imajo poljske vektorje, ki kažejo radialno navznoter, torej proti njim.

Pobrišimo vse naboje in dodajmo dva pozitivna naboja enake velikosti. Ker naboje dodajamo v središče, jih moramo povleči vstran, da se ne prekrivajo. V čem se polje z dvema nabojema razlikuje od polja z enim? Premikaj enega od obeh nabojev bližje k drugemu ali vstan od njega. Kakšno je polje, ko se oba naboja prekrivata? Kakšno je polje, ko sta naboja med seboj zelo oddaljena? Opazimo, da se "polji seštevata", kar ni nič drugega kot vektorska vsota. Dejstvo, da je polje v katerikoli točki vektorska vsota električnih polj, povzročenih s posameznimi naboji, je preprost princip superpozicije. To smo spoznali že v prejšnjem poglavju. Sila na naelektren delec je vsota Coulombovih sil sosednjih nabojev. Opazimo, da vektor sile na posamezen naelektren delec kaže v smer električnega polja, povzročenega z drugim delcem. Vsekakor ne kaže v smer električnega polja, povzročenega z lastnim nabojem. Prikazana konfiguracija polja bi bilo polje, ki bi ga čutil tretji delec (in ne sila, ki jo povzroča posamezni od obeh delcev).

Ali lahko napoveš, kakšno bi bilo električno polje z dvema negativnima nabojema (enake velikosti)? Poskusi. Kaj je skupnega in v čem se razlikujeta sliki v primeru dveh pozitivnih oziroma dveh negativnih nabojev? Vektorsko polje kaže v nasprotne smeri.

Kaj pa če imamo dipol, oziroma en  pozitiven in en negativen naboj? V čem je slika enaka ali različna od primera z naboji enakega predznaka? Kakšna je smer polja v sredini med obema nabojema? Vektorsko polje lahko opišemo kot vektorsko vsoto polj obeh nabojev.

Poskusi z dvema nabojema različnih velikosti. Kakšno je sedaj  polje? Opazimo, da obstaja nekje med obema nabojema točka, kjer je polje enako nič. Kakšna sila bo delovala v tej točki na  tretji naelektren delec? Opazimo, da je sila na tretji delec odvisna od električnega polja, ki ga povzročata preostala dva delca in naboja tretjega delca.

Dodaj tri ali štiri naboje in opazuj polje. Izberi eno točko v električnem polju in razloži, zakaj polje kaže v dani smeri. Kako lahko poveš, le z opazovanjem polja in ne z gledanjem oznak ob nabojih, kateri so pozitivni in kateri negativni? Kako lahko veš, kateri delec ima večji naboj?