Щільність заряду означає кількість електричного заряду на одиницю об’єму або одиницю площі в даній області простору. Це міра того, наскільки щільно електричний заряд розподілено в матеріалі чи області.

Щоб зрозуміти щільність заряду, ми повинні спочатку зрозуміти це поняття щільності. Щільність об’єкта визначається як його маса на одиницю об’єму. Подібним чином, залежно від типу розташування безперервного заряду, ми можемо розглядати щільність заряду як заряд на одиницю довжини, поверхні або об’єму.

Зміст

• Що таке щільність заряду?
• Лінійна щільність заряду
• Поверхнева щільність заряду
• Об'ємна щільність заряду
• Задачі на формулу густини заряду

Що таке щільність заряду?

Щільність заряду визначається як кількість електричного заряду, який може накопичуватися на одиниці довжини, площі чи об’єму провідника. Іншими словами, це вказує, скільки заряду зберігається в певному полі. Він розраховує розподіл заряду і може бути позитивним або негативним.

Заряд може бути розсіяний на одновимірній, двовимірній або тривимірній поверхні. Щільність заряду поділяється на три типи:

1. Лінійна щільність заряду
2. Поверхнева щільність заряду, а
3. Об'ємна щільність заряду.

Його величина прямо пропорційна кількості заряду, але змінюється обернено пропорційно розмірам поверхні.

Лінійна щільність заряду

Лінійна щільність заряду визначається як кількість заряду на одиниці довжини провідника. Він позначається символом лямбда (λ). Його стандартною одиницею вимірювання є Кулони на метр (см ^-1 ), а розмірна формула задана [М ⁰ Л ^-1 Т ¹ я ¹ ].

підручник по java swing

Його формула дорівнює відношенню величини заряду до довжини провідної поверхні.

λ = q/л

де,

• λ — лінійна щільність заряду
• q — заряд
• l – довжина поверхні

Поверхнева щільність заряду

Поверхнева щільність заряду визначається як кількість заряду на одиниці площі провідника. Позначається символом сигма (σ). Його стандартною одиницею вимірювання є кулон на квадратний метр (см ^-2 ), а розмірна формула задана [М ⁰ Л ^-2 Т ¹ я ¹ ].

Його формула дорівнює відношенню величини заряду до площі провідної поверхні.

σ = q/A

де,

• σ – поверхнева щільність заряду
• q — заряд
• А — площа поверхні

Об'ємна щільність заряду

Об'ємна щільність заряду визначається як кількість заряду в одиниці об'єму провідника. Позначається символом rho (ρ). Його стандартною одиницею вимірювання є кулон на кубічний метр (см^-3), а розмірна формула задана [М⁰Л^-3Т¹я¹].

Його формула дорівнює відношенню величини заряду до об'єму провідної поверхні.

ρ = q/V

де,

• ρ – об’ємна густина заряду
• q — заряд
• V - об'єм поверхні

Пов'язана стаття:

• Безперервний розподіл заряду
• Щільність
• Принцип суперпозиції та безперервний розподіл заряду
• Щільність струму
• Як розрахувати щільність струму?

Задачі на формулу густини заряду

Задача 1: Обчисліть лінійну густину заряду поверхні, якщо заряд становить 2 Кл, а довжина — 4 м.

рішення:

Ми маємо,

q = 2

l = 4

Використовуючи формулу, яку ми маємо,

λ = q/л

= 2/4

= 0,5 см ^-1

Задача 2: Обчислити лінійну щільність заряду поверхні, якщо заряд становить 5 Кл, а довжина 3 м.

рішення:

Ми маємо,

q = 5

l = 3

Використовуючи формулу, яку ми маємо,

селен

λ = q/л

= 5/3

= 1,67 см ^-1

Задача 3: Обчисліть заряд, якщо лінійна щільність заряду поверхні дорівнює 3 См ^-1 а довжина 5м.

рішення:

Ми маємо,

λ = 3

l = 5

Використовуючи формулу, яку ми маємо,

λ = q/л

=> q = λl

= 3 (5)

= 15 C

Задача 4: Обчислити поверхневу щільність заряду поверхні, якщо заряд становить 20 Кл, а площа 10 м ² .

рішення:

Ми маємо,

q = 20

А = 10

Використовуючи формулу, яку ми маємо,

σ = q/A

= 20/10

= 2 см ^-2

Задача 5: Обчислити заряд, якщо поверхнева щільність заряду поверхні дорівнює 5 См ^-2 а площа 20м ² .

рішення:

Ми маємо,

σ = 5

А = 20

Використовуючи формулу, яку ми маємо,

σ = q/A

=> q = σA

= 5 (20)

= 100 С

Задача 6: Обчислити об’ємну густину заряду поверхні, якщо заряд становить 50 Кл, а об’єм – 80 м ³ .

рішення:

Ми маємо,

q = 50

V = 80

Використовуючи формулу, яку ми маємо,

ρ = q/V

= 50/80

= 0,625 см ^-3

Задача 7: Обчисліть заряд, якщо об’ємна густина заряду поверхні дорівнює 1 См ^-3 і об'ємом 25м ³ .

рішення:

Ми маємо,

ρ = 1

V = 25

Використовуючи формулу, яку ми маємо,

ρ = q/V

=> q = ρV

= 1 (25)

= 25 С

Висновок про густину заряду

Щільність заряду — це фундаментальне поняття у фізиці, яке описує розподіл електричного заряду в матеріалі чи області простору. Він відіграє вирішальну роль у розумінні електричних полів, потенціалів і струмів у різних фізичних системах, від провідників і конденсаторів до напівпровідників і діелектричних матеріалів.

Щільність заряду – поширені запитання

Що таке щільність заряду?

Щільність заряду означає кількість електричного заряду на одиницю об’єму або одиницю площі в даній області простору.

Як розраховується щільність заряду?

Щільність заряду можна розрахувати, поділивши загальний електричний заряд (Q) на об’єм (V) або площу (A) відповідної області. Математично виражається щільність заряду (ρ). як ρ = Q/V для об’ємної густини заряду та ρ = Q/A для поверхневої густини заряду.

Які одиниці вимірювання густини заряду?

Одиниці вимірювання щільності заряду залежать від використовуваної системи вимірювання. Для об’ємної щільності заряду одиницями зазвичай є кулони на кубічний метр (Кл/м^3), а для поверхневої щільності заряду — кулони на квадратний метр (Кл/м^2).

Які приклади щільності заряду в реальних програмах?

Щільність заряду зустрічається в різних ситуаціях, таких як розподіл електричного заряду на провідниках, конденсаторах і в діелектричних матеріалах. Він також відіграє важливу роль у таких галузях, як електростатика, фізика напівпровідників і матеріалознавство.

sdlc

Як густина заряду впливає на напруженість електричного поля?

Загалом, області з більшою щільністю заряду демонструють сильніші електричні поля. Це співвідношення регулюється законом Кулона, який стверджує, що напруженість електричного поля (E) прямо пропорційна щільності заряду (ρ) і обернено пропорційна квадрату відстані від заряду.

Чи може щільність заряду змінюватися в межах даного об’єкта?

Так, щільність заряду може змінюватися в межах об’єкта залежно від таких факторів, як його форма, склад і розподіл електричного заряду в ньому. Цю варіацію часто аналізують у фізиці та техніці, щоб зрозуміти поведінку електричних полів і струмів.

Як щільність заряду пов’язана з електричним потенціалом?

Щільність заряду впливає на електричний потенціал в області простору. Області з більшою щільністю заряду, як правило, мають вищі електричні потенціали, тоді як області з нижчою щільністю заряду мають нижчий електричний потенціал. Ця залежність є фундаментальною в електростатиці та аналізі електричного кола.

Які наслідки щільності заряду в матеріалознавстві та техніці?

Розуміння щільності заряду має важливе значення для проектування електричних компонентів, оптимізації властивостей матеріалів і розробки таких технологій, як акумулятори, напівпровідники та електронні пристрої.