Het elektrische veld (E) tussen twee parallelle platen is uniform en wordt berekend als E = V/d, waarbij V het potentiaalverschil is en d de plaatscheiding. De richting is van de positieve naar de negatieve plaat. De veldsterkte is rechtevenredig met V en omgekeerd evenredig met d. In een vacuüm is E ook gelijk aan σ/ε₀, waarbij σ de oppervlakteladingsdichtheid is en ε₀ de permittiviteit van de vrije ruimte (8.854 x 10⁻¹² F/m). Deze opstelling is van fundamenteel belang bij condensatoren en bepaalt de capaciteit en elektrische potentiële energie.
Ontdek in dit inzichtelijke artikel hoe de wet van Gauss wordt toegepast om het elektrische veld tussen twee platen te berekenen en de werking van het elektrische veld van een condensator te begrijpen. Duik in de natuurkundige principes en vergroot uw begrip met duidelijke, praktische voorbeelden.
Het elektrisch veld tussen twee platen:
De elektrisch veld is een elektrische eigenschap die is gekoppeld aan een lading in de ruimte. Het elektrische veld is dus elke fysieke hoeveelheid die verschillende waarden van elektrische kracht op verschillende punten in een bepaalde ruimte aanneemt.
Een elektrisch veld is een gebied of gebied waar elk punt ervan een elektrische kracht ervaart.
Elektrische velden kunnen in het algemeen worden beschreven als elektrische kracht per eenheid lading.
Voor een oneindig vlak met een uniforme lading per oppervlakte-eenheid, aangegeven met 
(sigma), kan het elektrische veld (E) wiskundig worden uitgedrukt als:
In deze uitdrukking:
vertegenwoordigt de oppervlakteladingsdichtheid (lading per oppervlakte-eenheid).
is de permittiviteit van vrije ruimte.
ontstaat omdat het elektrische veld in twee tegengestelde richtingen vanuit het vlak wordt gegenereerd.
vertegenwoordigt de oppervlakteladingsdichtheid (lading per oppervlakte-eenheid).
is de permittiviteit van vrije ruimte.
ontstaat omdat het elektrische veld in twee tegengestelde richtingen vanuit het vlak wordt gegenereerd.Laten we eens kijken naar het elektrische veld wanneer er twee geladen platen bij betrokken zijn.
Tussen twee geladen platen bestaat een uniform elektrisch veld:
Volgens de wet van Coulomb neemt het elektrische veld rond een puntlading af naarmate de afstand groter wordt. Er kan echter een homogeen elektrisch veld worden gecreëerd door twee oneindig grote geleidende platen evenwijdig aan elkaar uit te lijnen.
Indien op elk punt in een bepaalde ruimte de grootte van de elektrische veldvector 
constant blijft, wordt het elektrische veld beschreven als een uniform elektrisch veld. Deze voorwaarde wordt wiskundig weergegeven als 
, Waar 
geeft de grootte van het elektrische veld aan.
De veldlijnen van een uniform elektrisch veld zijn meestal evenwijdig aan elkaar en de ruimte ertussen is ook gelijk.
Parallelle veldlijnen en een uniform elektrisch veld tussen twee parallelle platen zorgen voor dezelfde aantrekkings- en afstotingskracht op de testlading, ongeacht waar deze zich in het veld bevindt.
Veldlijnen worden altijd getrokken van gebieden met een hoog potentieel naar een gebied met een laag potentieel.
De richting van een elektrisch veld tussen twee platen:
Het elektrische veld gaat van een positief geladen plaat naar een negatief geladen plaat.
Stel bijvoorbeeld dat de bovenste plaat positief is en de onderste plaat negatief, dan wordt de richting van het elektrische veld gegeven zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.
Positieve en negatieve ladingen voelen de kracht onder invloed van het elektrische veld, maar de richting ervan hangt af van de soort lading, positief of negatief. Positieve ladingen voelen krachten in de richting van het elektrische veld, terwijl negatieve ladingen krachten in de tegenovergestelde richting voelen.
Het elektrisch veld tussen twee evenwijdige platen met dezelfde lading:
Stel dat we twee oneindige platen hebben die evenwijdig aan elkaar zijn en een positieve ladingsdichtheid ර hebben. Nu berekenen we hier het netto elektrische veld als gevolg van deze twee geladen parallelle platen.
Beide elektrische velden staan tegenover elkaar in het midden van de twee platen. Als resultaat heffen ze elkaar op, wat resulteert in een netto elektrisch veld van nul binnenin.
Ein = 0
Beide elektrische velden wijzen buiten de platen in dezelfde richting, dus aan de linker- en rechterkant. De vectorsom ervan zal dus ?/?0 zijn.
Uit = E1 + E2
Het elektrisch veld tussen twee evenwijdige platen van tegengestelde lading:
Stel dat we twee platen hebben met een ladingsdichtheid +σ en -σ . De afstand d scheidt deze twee platen.
Plaat met een positieve ladingsdichtheid produceert een elektrisch veld van 
. En de richting ervan is naar buiten of weg van de plaat, terwijl de plaat met een negatieve ladingsdichtheid een tegenovergestelde richting heeft, dat wil zeggen naar binnen.
Dus als we het superpositieprincipe gebruiken aan beide zijden van platen buiten en binnen de platen, dan kunnen we zien dat buiten de plaat beide elektrische veldvectoren dezelfde grootte en tegengestelde richting hebben, en dus beide elektrische velden heffen elkaar op . Dus, buiten de platen zal er geen elektrisch veld zijn.
Uit=0
Omdat ze elkaar in dezelfde richting versterken, is het netto elektrische veld tussen de twee platen hetzelfde 
.
Eop = E1 + E2
Dit is het feit dat we gebruiken om een parallelle plaatcondensator te vormen.
Het elektrische veld tussen twee platen gegeven spanning:
In de natuurkunde wordt een potentiaalverschil ΔV of een elektrisch veld E gebruikt om elke ladingsverdeling te beschrijven. Het potentiaalverschil 
hangt nauw samen met energie. terwijl elektrisch veld E heeft te maken met de kracht.
E is een vectorgrootheid, wat impliceert dat deze zowel grootte als richting heeft, terwijl is een scalaire variabele zonder richting.
Wanneer tussen twee geleidende platen evenwijdig aan elkaar een spanning wordt aangelegd, ontstaat er een uniform elektrisch veld.
De sterkte van het elektrische veld is recht evenredig met de aangelegde spanning en omgekeerd evenredig met de afstand tussen twee platen.
Het elektrische veld tussen twee parallelle plaatcondensatoren:
Parallelle plaatcondensator:
Een parallelle plaatcondensator bestaat uit twee geleidende metalen platen die parallel zijn geschakeld en op een bepaalde afstand van elkaar zijn gescheiden. Een diëlektrisch medium vult de opening tussen de twee platen.
Diëlektrisch medium is een isolerend materiaal en het kan lucht, vacuüm of sommige niet-geleidende materialen zijn zoals mica, glas, elektrolytische gel, papierwol, enz. Diëlektrisch materiaal stopt de stroom er doorheen vanwege zijn niet-geleidende eigenschap.
Wanneer er echter spanning op de parallelle platen wordt aangelegd, zullen de atomen van het diëlektrische medium polariseren onder invloed van het elektrische veld. Het polarisatieproces zal dipolen vormen en deze positieve en negatieve ladingen zullen zich ophopen op de platen van de parallelle plaatcondensator. Er vloeit een stroom door de condensator terwijl de ladingen zich ophopen totdat het potentiaalverschil tussen twee parallelle platen de bronpotentiaal gelijk maakt.
De elektrische veldsterkte van de condensator mag de doorslagveldsterkte van het diëlektrische materiaal in parallelle plaatcondensatoren niet overschrijden. Als de bedrijfsspanning van de condensator zijn limiet overschrijdt, veroorzaakt de diëlektrische doorslag een kortsluiting tussen de platen, waardoor de condensator onmiddellijk wordt vernietigd.
Om de condensator tegen een dergelijke situatie te beschermen, mag men dus de toegepaste spanningslimiet niet overschrijden en het bereik van spanningscondensatoren kiezen.
Het elektrische veld tussen parallelle plaatcondensator:
De volgende afbeelding illustreert de parallelle plaatcondensator.
In dit geval nemen we twee grote geleidende platen evenwijdig aan elkaar en scheiden ze door d. De opening is gevuld met het diëlektrische medium, zoals weergegeven in de afbeelding. De afstand d tussen twee platen is aanzienlijk kleiner dan de oppervlakte van elke plaat. Daarom kunnen we schrijven d<
Hier is de ladingsdichtheid van de eerste plaat 
, en de ladingsdichtheid van de tweede plaat is 
. Plaat 1 heeft een totale lading ( Q ) en plaat 2 heeft een totale lading ( -Q ).
Zoals eerder opgemerkt, zal het elektrische veld in het buitenste gebied nul zijn als twee parallelle platen met tegengestelde ladingsverdelingen dicht bij elkaar worden geplaatst.
Bijgevolg kan het netto elektrische veld in het midden van de parallelle plaatcondensator als volgt worden berekend:
E = E_1 + E_2
Waar:
- is de oppervlakteladingsdichtheid van de plaat.
is de permittiviteit van het diëlektrische materiaal dat in de condensatoren wordt gebruikt.
is de oppervlakteladingsdichtheid van de plaat.
is de permittiviteit van het diëlektrische materiaal dat in de condensatoren wordt gebruikt.Uit de bovenstaande vergelijking kunnen we zeggen dat: het diëlektrische medium veroorzaakt een afname van de elektrische veldsterkte, maar het wordt gebruikt om een hogere capaciteit te krijgen en geleidende platen in contact te houden.
De grootte van het elektrisch veld tussen twee geladen platen:
Als twee oneindig grote platen in aanmerking worden genomen, wordt er geen spanning geleverd, dan moet de grootte van het elektrische veld volgens de wet van Gauss constant zijn. Maar het elektrische veld tussen twee platen is, zoals we eerder zeiden, afhankelijk van de ladingsdichtheid van de platen.
daarom als twee platen dezelfde ladingsdichtheid hebben, dan is het elektrische veld ertussen nul, en in het geval van tegengestelde ladingsdichtheden, wordt het elektrische veld tussen twee platen gegeven door de constante waarde.
Wanneer de geladen platen een spanning krijgen, wordt de grootte van het elektrische veld bepaald door het potentiaalverschil ertussen. Een groter potentiaalverschil zorgt voor een sterk elektrisch veld, terwijl een grotere afstand tussen de platen leidt naar het zwakke elektrische veld.
De afstand tussen platen en het potentiaalverschil zijn dus de essentiële factoren voor de elektrische veldsterkte.
Veelgestelde Vragen / FAQ
Waarom is het elektrisch veld tussen evenwijdige platen uniform?
Het elektrische veld tussen parallelle platen is uniform omdat de platen oneindig zijn en de ladingen gelijkmatig over de platen zijn verdeeld. Dit resulteert in een constant elektrisch veld dat is gericht van de positief geladen plaat naar de negatief geladen plaat. De veldlijnen zijn recht en evenwijdig, wat aangeeft een uniform veld.
Wat is het elektrisch veld tussen twee evenwijdige platen?
Het elektrische veld (E) tussen twee evenwijdige platen wordt gegeven door het formulierula E = V/d, waarbij V het potentiaalverschil (spanning) tussen de platen is en d de afstand tussen de platen is. Dit veld wordt van de positieve plaat naar de negatieve plaat geleid.
Hoe beïnvloedt de ladingsverdeling het elektrische veld tussen twee platen?
de aanklacht verdeling op de platen beïnvloedt het elektrische veld ertussen. Als de ladingen gelijkmatig zijn verdeeld, is het veld uniform en constant. Als de ladingen echter niet gelijkmatig zijn verdeeld, zal het veld variëren de ruimte tussen de platen.
Hoe beïnvloedt een diëlektrisch materiaal het elektrische veld tussen twee platen van een condensator?
Wanneer een diëlektrisch materiaal tussen de platen van een condensator wordt geïntroduceerd, vermindert dit het elektrische veld tussen de platen. Dit is zo omdat het diëlektricum materiaal polariseert als reactie op het veld en creëert een tegenoverliggend veld dat vermindert de totale veldsterkte.
Hoe bereken je het elektrisch veld tussen twee platen?
Het elektrische veld (E) tussen twee platen kan worden berekend met behulp van het formulierula E = V/d, waarbij V het potentiaalverschil (spanning) tussen de platen is en d de afstand tussen de platen is.
Wat is de relatie tussen elektrisch veld en spanning in een parallelle plaatcondensator?
In een parallelle plaatcondensator is het elektrische veld (E) recht evenredig met de spanning (V) en omgekeerd evenredig met de afstand (d) tussen de platen. Deze relatie wordt gegeven door het formulierula E = V/d.
Hoe beïnvloedt plaatscheiding het elektrische veld in een parallelle plaatcondensator?
Het elektrische veld in een parallelle plaatcondensator is omgekeerd evenredig met de plaat scheiding. Naarmate de afstand (d) tussen de platen groter wordt, neemt het elektrische veld (E) af en vice versa.
Wat is de rol van de wet van Gauss bij het bepalen van het elektrische veld tussen twee platen?
De wet van Gauss kan worden gebruikt om het elektrische veld tussen twee platen te bepalen door te overwegen een Gaussiaans oppervlak tussen de platen. Volgens de wet van Gauss is de elektrische flux door dit oppervlak is gelijk aan de lading die erdoor wordt omsloten gedeeld door de permittiviteit van de vrije ruimte.
Hoe beïnvloedt de aanwezigheid van een diëlektrisch materiaal de capaciteit van een parallelle plaatcondensator?
De aanwezigheid van een diëlektrisch materiaal verhoogt de capaciteit van een parallelle plaatcondensator. Dit is zo omdat het diëlektricum vermindert het elektrische veld tussen de platen, waardoor meer lading voor worden bewaard een bepaalde spanning.
Wat is de relatie tussen het elektrische veld en de lading op een condensatorplaat?
Het elektrische veld (E) tussen de platen van een condensator is recht evenredig met de lading (Q) op de platen en omgekeerd evenredig met de permittiviteit van het medium (ε) tussen de platen. Deze relatie wordt gegeven door het formulierula E = Q/(A*ε), waarbij A de oppervlakte is van een van de platen.
Q. Hoe verschilt het elektrische veld tussen parallelle platen van het elektrische veld rond een geladen bol?
antw. De elektrische velden tussen parallelle platen en rond een geladen bol zijn niet hetzelfde. Laten we eens kijken hoe ze variëren.
Het elektrisch veld tussen parallelle platen hangt af van de geladen dichtheid van platen. Als ze tegengesteld geladen zijn, dan is het veld tussen de platen ර/ε0, en als ze wat ladingen hebben, dan is het veld ertussen nul.
Buiten de geladen bol wordt het elektrische veld gegeven door terwijl het veld binnen de bol nul is. In dit geval vertegenwoordigt r de afstand tussen een punt en het middelpunt.
V. Wat gebeurt er met het elektrische veld en de spanning als de afstand tussen de platen van de condensator wordt verdubbeld?
antw. E=ර/ε0 bepaalt het elektrische veld tussen parallelle plaatcondensatoren volgens de wet van Gauss.
Volgens de wet van Gauss blijft het elektrische veld constant omdat het onafhankelijk is van de afstand tussen twee condensatorplaten. Als we het hebben over het potentiaalverschil, is het recht evenredig met de afstand tussen twee platen van een condensator en wordt het gegeven door
Dus als de afstand wordt verdubbeld, neemt het potentiaalverschil ook toe.
V. Hoe bereken ik het elektrische veld in een parallelle plaatcondensator?
antw. Bij parallelle plaatcondensatoren zijn beide platen tegengesteld geladen. Zo wordt het elektrische veld buiten de platen opgeheven.
Beide platen zijn tegengesteld geladen en daarom zal het veld tussen platen elkaar ondersteunen. Bovendien is tussen twee platen diëlektrisch medium aanwezig, dus de permittiviteit van diëlektricum zal ook een essentiële factor zijn.
De wet van Gauss en het concept van superpositie worden gebruikt om het elektrische veld tussen twee platen te berekenen.
E = E1 + E2
=
=
Waar ර de oppervlakteladingsdichtheid is
ε is de permittiviteit van diëlektrisch materiaal.
Q. Waarom neemt het elektrische veld tussen de platen van condensatoren af bij het introduceren van een diëlektrische plaat? Leg uit aan de hand van een diagram.
antw. Wanneer een diëlektrisch materiaal tussen parallelle platen van de condensator onder een extern elektrisch veld wordt geplaatst, zullen de atomen van het diëlektrische materiaal polariseren.
Ladingsaccumulatie op condensatorplaten wordt veroorzaakt door geïnduceerde lading in het diëlektrische materiaal. Zoals te zien is in de onderstaande afbeelding, veroorzaakt deze ladingsaccumulatie een elektrisch veld tussen twee platen die weerstand bieden aan het externe elektrische veld.
De bovenstaande afbeelding toont de diëlektrische plaat tussen twee condensatorplaten, aangezien de diëlektrische plaat het tegenovergestelde elektrische veld induceert; vandaar dat het netto elektrische veld tussen de condensatorplaten wordt verminderd.
Q. Twee identieke metalen platen krijgen respectievelijk een positieve lading Q1 en Q2. Als ze worden samengebracht om de parallelle plaatcondensator met capaciteit C te vormen, is het potentiaalverschil tussen hen ……..
antw. De capaciteit van een parallelle plaatcondensator, die bestaat uit twee identieke metalen platen, wordt als volgt berekend:
Waar C de capaciteit van de parallelle plaatcondensator is
A is de oppervlakte van elke plaat
d is de afstand tussen evenwijdige platen
Laten we zeggen dat de oppervlakteladingsdichtheid is
Nu kan het netto elektrisch veld worden gegeven door,
Potentieel verschil wordt weergegeven door,
Dus als we de bovenstaande waarden in deze vergelijking vervangen, krijgen we een potentiaalverschil
V. Wat gebeurt er als een diëlektrisch materiaal wordt geïntroduceerd tussen parallelle platen van de condensator?
antw. Elektrisch veld, spanning en capaciteit veranderen wanneer we diëlektrisch materiaal introduceren tussen parallelle platen van de condensator.
Het elektrische veld daalt wanneer een diëlektrisch materiaal wordt geïntroduceerd tussen parallelle platen van een condensator als gevolg van ladingsaccumulatie op de parallelle platen, die een elektrisch veld genereert in de tegenovergestelde richting van het externe veld.
Het elektrisch veld wordt gegeven door
Elektrisch veld en spanning zijn evenredig aan elkaar; dus de spanning neemt ook af.
De capaciteit van de condensator daarentegen neemt toe omdat deze evenredig is met de permittiviteit van het diëlektrische materiaal.
V. Bestaat er een magnetisch veld tussen de platen van een condensator?
antw. Magnetische velden bestaan alleen tussen twee platen wanneer het elektrische veld tussen twee platen verandert.
Dus wanneer een condensator wordt opgeladen of ontladen, verandert het elektrische veld tussen twee platen, en alleen op dat moment bestaat er een magnetisch veld.
V. Wat gebeurt er wanneer een hoog elektrisch veld wordt opgeslagen in een zeer klein gebied van de ruimte? Is er een capaciteitslimiet?
antw. Condensatoren zijn elektrische apparaten die een aanhoudend elektrisch veld gebruiken om elektrische ladingen op te slaan als: elektrische energie. Tussen de platen van de condensator ligt het diëlektrische materiaal.
Als het aangelegde externe elektrische veld de doorslagveldsterkte van diëlektrisch materiaal overschrijdt, wordt isolerend diëlektrisch materiaal geleidend. Elektrische doorslag leidt naar de vonk tussen twee platen, die de condensator vernietigt.
Elke condensator heeft een andere capaciteit op basis van het gebruikte diëlektrische materiaal, het oppervlak van de platen en de afstand daartussen.
De tolerantie van de condensator ligt ergens tussen de geadverteerde waarde.
V. Wat zijn de toepassingen van de wet van Gauss?
antw. De wet van Gauss heeft verschillende toepassingen.
In sommige gevallen gaat de berekening van elektrische velden gepaard met een moeilijke integratie en wordt het behoorlijk complex. We gebruiken de wet van Gauss om de evaluatie van elektrische velden te vereenvoudigen zonder ingewikkelde integratie.
- Het elektrisch veld op afstand r bij een oneindig lange draad is E= ?/2?ε0
Waar de ? is de lineaire ladingsdichtheid van draad.
- De elektrische veldsterkte van de bijna oneindige vlakke plaat is E=ර/2ε0
- De elektrische veldsterkte in het buitenste gebied van de bolvormige schaal is:
en E=0 binnen de schaal. - De sterkte van het elektrisch veld tussen twee parallelle platen E=ර/ε0, wanneer het diëlektrische medium zich tussen twee platen bevindt, dan E=ර/ε.
en E=0 binnen de schaal.Q. De formule voor een parallelle plaatcapaciteit is:
antw. Door het elektrische veld in stand te houden, worden condensatoren gebruikt om elektrische ladingen op te slaan in elektrische energie.
Wanneer de platen worden gescheiden door lucht of ruimte, is de formule voor een parallelle plaatcondensator:
, Waarbij C de capaciteit van de condensator is.
Lees ook:
Ik ben Alpa Rajai, heb mijn master in de wetenschappen afgerond met specialisatie in natuurkunde. Ik ben erg enthousiast over het schrijven over mijn begrip van geavanceerde wetenschap. Ik verzeker dat mijn woorden en methoden de lezers zullen helpen hun twijfels te begrijpen en duidelijk te maken waarnaar ze op zoek zijn. Naast natuurkunde ben ik een getrainde Kathak-danser en schrijf ik mijn gevoel soms ook in de vorm van poëzie. Ik blijf mezelf updaten op het gebied van de natuurkunde en wat ik ook begrijp, ik vereenvoudig het en houd het direct ter zake, zodat het de lezers duidelijk overkomt.