e = 1 . 6 10 19 C LaAce Spacing: r electron << 10 15 m r - - PowerPoint PPT Presentation

Lecture ¡2 ¡

Electrical ¡Charge. ¡Charge ¡is ¡a ¡property ¡of ¡the ¡building ¡block ¡of ¡ma9er. ¡ Ma9er ¡-­‑> ¡molecule ¡-­‑> ¡atoms ¡ electrons ¡ nucleus ¡ ¡ ¡

charge ¡

• ­‑1e ¡

p ¡ n ¡ +1e ¡ 0e ¡

e = 1.6 × 10−19 C

relectron << 10−15 m

rproton ≈ 10−15 m ratom ≈ 10−10 m

LaAce ¡Spacing: ¡

10−10 m

k = 1 4⇡✏0 ≈ 9 × 109 Nm2 C2

✏0 = 1 4⇡k = 8.85 × 10−12 C2 Nm2

k ¡is ¡the ¡conversion ¡factor: ¡ 1 C2

m2 = 9 × 109N

Electric ¡Field ¡

• a. ¡Causal ¡DescripFon ¡

¡ ¡ ¡ ¡Coulombs ¡law ¡is ¡a ¡descripFon ¡of ¡acFon ¡at ¡distance. ¡ ¡ ¡(acausal ¡descripFon) ¡ ¡ ¡ ¡ ¡A ¡causal ¡descripFon ¡can ¡be ¡achieved ¡in ¡2 ¡steps. ¡

F = kq1q2 r2

Spider-­‑Fly ¡Analogy ¡

A9racFon ¡between ¡spiders ¡ and ¡fly ¡

Q ¡ E ¡ q ¡

Source ¡charge ¡ Field ¡ Test ¡charge ¡

F = ✓kQ r2 ◆ q ≡ Eq

E = F q

Descrip9on ¡of ¡the ¡field: ¡Field ¡line ¡

• +

PosiFve ¡charges ¡a ¡source ¡

• f ¡field ¡lines ¡

NegaFve ¡charges ¡a ¡source ¡

• f ¡field ¡lines ¡

Electric ¡Force ¡Vectors ¡

q1

q2

Fm = mg

Fm

due to

• n

F q1

q2 = kq1q2

r2

Combine ¡gravitaFonal ¡force ¡vector ¡with ¡electric ¡force: ¡

Adding ¡electric ¡force ¡vector ¡to ¡gravitaFonal ¡force ¡vector. ¡

~ F = kq1q2 r2 ˆ r = ~ Eq2 ~ E = kq1 r2 ˆ r

NoFce ¡E ¡depends ¡on ¡the ¡source ¡charge ¡q1 ¡and ¡the ¡posiFon ¡of ¡the ¡observaFon ¡ point ¡in ¡relaFon ¡to ¡the ¡source ¡charge, ¡r. ¡E ¡is ¡independent ¡of ¡q2. ¡