Hva er et elektrisk felt?

October 7  by Eliza

Et elektrisk felt kan betraktes som den sfæren av påvirkning av et elektrisk ladet gjenstand. Alt som har en elektrisk ladning vil påvirke, og bli påvirket av, andre ladede organer. Hvis to ladede gjenstander er plassert tilstrekkelig nær hverandre, vil hver oppleve en målbar kraft som virker på det. Feltet er teoretisk uendelig i utstrekning, men dens størrelse avtar med avstanden fra kilden i henhold til den inverse kvadrat lov. Dette betyr at hvis avstanden er doblet, blir styrken på feltet delt med fire, og ved tre ganger avstanden, blir styrke dividert med ni, og så videre; feltet blir derfor ubetydelig ved store avstander.

Siden en elektrisk ladning kan være positiv eller negativ, er det elektriske felt et vektorfelt, noe som betyr at den har en retning så vel som en størrelsesorden. To elektrisk ladede objekter vil oppleve en frastøtende kraft hvis de har samme type kostnad og en attraktiv kraft hvis de har forskjellige typer kostnader. Kraften oppleves av en ladet objekt i et elektrisk felt kan beregnes som F = Eq, der F er kraften i Newton, er E det elektriske feltet i volt per meter (v / m) og q er ladningen i Coulombs. Denne ligningen kan bli omorganisert, slik at styrken av feltet, E, i volt per meter: E = F / q. Disse eksemplene gjelder for små, punktlignende, gjenstander; for mer komplekse, eller flere, ladede kropper, beregningene er mer komplisert.

Retningen av et elektrisk felt, er definert som den retning i hvilken den elektriske kraft ville bli følt av en gjenstand med en positiv ladning plassert i feltet. Dermed vil feltet peker bort fra en positiv ladning og mot en negativ ladning, siden like ladninger frastøter og ulik ladninger tiltrekker. I tilfelle av to legemer med samme type ladning, vil hver oppleve en kraft - beregne ved F = Eq ligningen - rettet bort fra den andre gjenstanden. Omvendt, for to motsatt ladede legemer, vil hver oppleve en kraft som er rettet mot den andre gjenstanden.

Et elektrisk felt linje kan trekkes med en pil som peker bort fra en positiv ladning og peker mot en negativ ladning. Dermed vil en positivt ladet gjenstand beskrives med feltlinjer som peker bort fra den i alle retninger, og en negativt ladet gjenstand med feltlinjer som konvergerer på den. Dette er imidlertid bare en konvensjon, og indikerer ikke at det er noe fysisk som peker i en bestemt retning.

Konseptet med et elektrisk felt som er beskrevet ovenfor er en del av "klassisk" fysikk. Den klassiske beskrivelse fungerer godt for dagligdagse programmer, men forklarer ikke hva som faktisk skjer når ladede gjenstander tiltrekke eller frastøte hverandre. En gren av kvanteteorien kjent som Kvanteelektrodynamikk (QED), forsøk på å gjøre dette i form av utveksling av fotoner, bærere av den elektromagnetiske kraften.

  • Negativt ladede elektronene elektrostatisk bundet til positivt ladede atomkjerner.