Hustota náboje se týká množství elektrického náboje na jednotku objemu nebo jednotku plochy v dané oblasti prostoru. Je to míra toho, jak hustě je elektrický náboj distribuován v materiálu nebo oblasti.

Abychom pochopili hustotu náboje, musíme nejprve pochopit tento pojem hustoty. Hustota objektu je definována jako jeho hmotnost na jednotku objemu. Podobně, v závislosti na typu uspořádání spojitého náboje, můžeme hustotu náboje uvažovat jako náboj na jednotku délky, povrchu nebo objemu.

Obsah

• Co je hustota náboje?
• Lineární hustota náboje
• Hustota povrchového náboje
• Objemová hustota náboje
• Problémy se vzorcem hustoty náboje

Co je hustota náboje?

Hustota náboje je definována jako množství elektrického náboje, které se může akumulovat na jednotkové délce nebo jednotkové ploše nebo jednotkovém objemu vodiče. Jinými slovy, udává, kolik náboje je uloženo v konkrétním poli. Vypočítává rozložení náboje a může být kladné nebo záporné.

Náboj může být rozptýlen po jednorozměrném nebo dvourozměrném nebo trojrozměrném povrchu. Hustota náboje je rozdělena do tří typů:

1. Lineární hustota náboje
2. Hustota povrchového náboje a
3. Objemová hustota náboje.

Jeho hodnota je přímo úměrná množství náboje, ale mění se nepřímo s rozměry povrchu.

Lineární hustota náboje

Lineární hustota náboje je definována jako množství náboje přítomného na jednotkové délce vodiče. Označuje se symbolem lambda (λ). Jeho standardní měrnou jednotkou je Coulomby na metr (cm ^-1 ) a rozměrový vzorec je dán [M ⁰ L ^-1 T ¹ já ¹ ].

java otevřený soubor

Jeho vzorec se rovná poměru hodnoty náboje k délce vodivého povrchu.

A = q/l

kde,

• λ je lineární hustota náboje
• q je náboj
• l je délka povrchu

Hustota povrchového náboje

Hustota povrchového náboje je definována jako množství náboje přítomného na jednotkové ploše vodiče. Označuje se symbolem sigma (σ). Jeho standardní měrnou jednotkou jsou coulomby na metr čtvereční (Cm ^-2 ) a rozměrový vzorec je dán [M ⁰ L ^-2 T ¹ já ¹ ].

Jeho vzorec se rovná poměru hodnoty náboje k ploše vodivého povrchu.

a = q/A

kde,

• σ je hustota povrchového náboje
• q je náboj
• A je plocha povrchu

Objemová hustota náboje

Objemová hustota náboje je definována jako množství náboje přítomného na jednotce objemu vodiče. Označuje se symbolem rho (ρ). Jeho standardní měrnou jednotkou jsou coulomby na metr krychlový (Cm^-3) a rozměrový vzorec je dán [M⁰L^-3T¹já¹].

Jeho vzorec se rovná poměru hodnoty náboje k objemu vodivého povrchu.

ρ = q/V

kde,

• ρ je objemová hustota náboje
• q je náboj
• V je objem povrchu

Související článek:

• Plynulá distribuce náboje
• Hustota
• Princip superpozice a spojité rozložení náboje
• Hustota proudu
• Jak vypočítat proudovou hustotu?

Problémy se vzorcem hustoty náboje

Úloha 1: Vypočítejte lineární hustotu náboje povrchu, je-li náboj 2 C a délka 4 m.

Řešení:

My máme,

q = 2

l = 4

Pomocí vzorce, který máme,

A = q/l

= 2/4

= 0,5 cm ^-1

Úloha 2: Vypočítejte lineární hustotu náboje povrchu, je-li náboj 5 C a délka 3 m.

Řešení:

My máme,

q = 5

l = 3

Pomocí vzorce, který máme,

A = q/l

= 5/3

= 1,67 cm ^-1

Úloha 3: Vypočítejte náboj, je-li lineární hustota náboje plochy 3 Cm ^-1 a délka je 5m.

Řešení:

My máme,

λ = 3

l = 5

Pomocí vzorce, který máme,

heapify třídit

A = q/l

=> q = λl

= 3 (5)

= 15 C

Úloha 4: Vypočítejte hustotu povrchového náboje povrchu, pokud je náboj 20 C a plocha je 10 m ² .

Řešení:

My máme,

q = 20

A = 10

Pomocí vzorce, který máme,

a = q/A

= 20/10

= 2 cm ^-2

Úloha 5: Vypočítejte náboj, je-li hustota povrchového náboje povrchu 5 cm ^-2 a plocha je 20 m ² .

Řešení:

My máme,

σ = 5

A = 20

Pomocí vzorce, který máme,

a = q/A

=> q = σA

= 5 (20)

= 100 C

Úloha 6: Vypočítejte objemovou hustotu náboje povrchu, pokud je náboj 50 C a objem je 80 m ³ .

Řešení:

správce úloh pro linux

My máme,

q = 50

V = 80

Pomocí vzorce, který máme,

ρ = q/V

= 50/80

= 0,625 cm ^-3

Úloha 7: Vypočítejte náboj, je-li objemová hustota náboje povrchu 1 cm ^-3 a objem je 25 m ³ .

Řešení:

My máme,

ρ = 1

V = 25

Pomocí vzorce, který máme,

ρ = q/V

=> q = ρV

= 1 (25)

= 25 C

Závěr o hustotě náboje

Hustota náboje je základním pojmem ve fyzice, popisující rozložení elektrického náboje v materiálu nebo oblasti prostoru. Hraje klíčovou roli v pochopení elektrických polí, potenciálů a proudů v různých fyzikálních systémech, od vodičů a kondenzátorů po polovodiče a dielektrické materiály.

Hustota náboje – často kladené dotazy

Co je hustota náboje?

Hustota náboje se týká množství elektrického náboje na jednotku objemu nebo jednotku plochy v dané oblasti prostoru.

Jak se počítá hustota náboje?

Hustotu náboje lze vypočítat vydělením celkového elektrického náboje (Q) objemem (V) nebo plochou (A) příslušné oblasti. Matematicky je vyjádřena hustota náboje (ρ). jako ρ = Q/V pro hustotu objemového náboje a ρ = Q/A pro hustotu povrchového náboje.

Jaké jsou jednotky hustoty náboje?

Jednotky hustoty náboje závisí na použitém systému měření. Pro objemovou hustotu náboje jsou jednotky obvykle coulomby na metr krychlový (C/m^3), zatímco pro hustotu povrchového náboje jsou jednotky obvykle coulomby na metr čtvereční (C/m^2).

Jaké jsou příklady hustoty náboje v aplikacích v reálném světě?

S hustotou náboje se setkáváme v různých situacích, jako je distribuce elektrického náboje na vodičích, kondenzátorech a v dielektrických materiálech. Hraje také roli v oborech, jako je elektrostatika, fyzika polovodičů a věda o materiálech.

Jak hustota náboje ovlivňuje intenzitu elektrického pole?

Obecně platí, že oblasti s vyšší hustotou náboje vykazují silnější elektrická pole. Tento vztah se řídí Coulombovým zákonem, který říká, že intenzita elektrického pole (E) je přímo úměrná hustotě náboje (ρ) a nepřímo úměrná druhé mocnině vzdálenosti od náboje.

Může se hustota náboje v rámci daného objektu lišit?

Ano, hustota náboje se může v objektu lišit v závislosti na faktorech, jako je jeho tvar, složení a rozložení elektrického náboje v něm. Tato variace je často analyzována ve fyzice a inženýrství, aby se pochopilo chování elektrických polí a proudů.

Jak souvisí hustota náboje s elektrickým potenciálem?

Hustota náboje ovlivňuje elektrický potenciál v oblasti prostoru. Oblasti s vyšší hustotou náboje mívají vyšší elektrické potenciály, zatímco oblasti s nižší hustotou náboje mají nižší elektrické potenciály. Tento vztah je základní v elektrostatice a analýze elektrických obvodů.

Jaké jsou důsledky hustoty náboje ve vědě o materiálech a inženýrství?

Pochopení hustoty náboje je zásadní pro navrhování elektrických součástek, optimalizaci vlastností materiálů a vývoj technologií, jako jsou baterie, polovodiče a elektronická zařízení.