Elektrisk felt

Et elektrisk felt ${\vec {E}}$ er inden for den klassiske elektromagnetisme et felt, der beskriver den elektriske kraft ${\vec {F}}$ pr. ladning $Q$:

Det elektriske felt peger i alle retninger fra en positiv punktladning. Jo større afstand, jo svagere bliver feltet.

Elektromagnetisme

Elektricitet • Magnetisme Elektrostatik Elektrisk ladning · Statisk elektricitet · Elektrisk felt · Elektrisk leder · Elektrisk isolator · Triboelektrisk effekt · Electrostatic discharge (ESD) · Elektrostatisk induktion · Coulombs lov · Gauss' lov · Elektrisk flux · Elektrisk potentiale · Elektrisk dipolmoment · Polarisationstæthed Magnetostatik Ampères lov · Curies lov · Magnet · Magnetfelt · Magnetisering · Magnetisk flux · Elektrisk strøm · Biot–Savarts lov · Magnetisk dipolmoment · Gauss' lov om magnetisme Klassisk elektromagnetisme Vakuum · Lorentz' kraftlov · Elektromagnetisk induktion · Elektromotorisk kraft · Faradays induktionslov · Lenz' lov · Forskydningsstrøm · Maxwells ligninger · Elektromagnetisk felt · Elektromagnetisk stråling · Poynting-vektor · Maxwell tensor · Liénard–Wiechert-potentiale · Jefimenkos ligninger · Hvirvelstrøm Elektronisk kredsløb Elektrisk leder · Spænding · Resistans · Ohms lov · Effektformlen · Seriekredsløb · Parallelkredsløb · Jævnstrøm · Vekselstrøm · Kapacitans · Induktans · Impedans · Resonantrum · Bølgeleder Kovariant formulering Elektromagnetisk tensor · Stress-energi tensor · Fire-strøm · Elektromagnetisk fire-potentiale Videnskabsmænd Ampère · Coulomb · Faraday · Gauss · Heaviside · Henry · Hertz · Lorentz · Maxwell · Tesla · Volta · Weber · Ørsted

${\vec {E}}={\frac {\vec {F}}{Q}}$

Den elektriske feltstyrke måles i SI-enheden volt pr. meter.

Sammen med magnetfeltet indgår det elektriske felt i Lorentzkraften.

Ligninger

Uddybende artikel: Maxwells ligninger

I klassisk elektromagnetisme indgår det elektriske felt i tre ud af Maxwells fire fundamentale ligninger.

Gauss' lov

Uddybende artikel: Gauss' lov

Den ene er Gauss' lov, der på differentialform lyder:

$\nabla \cdot \mathbf {E} ={\frac {\rho }{\varepsilon _{0}}}$

og på integralform lyder:

$\oint _{S}\mathbf {E} \cdot d\mathbf {A} ={\frac {q}{\varepsilon _{0}}}$

Integralet af $\mathbf {E}$-feltet over en lukket flade er altså proportional med den omsluttede ladning $q$.

Faradays og Ampères love

Uddybende artikler: Faradays induktionslov og Ampères lov

De to andre ligninger beskriver interaktionen mellem det magnetiske og det elektriske felt. De er grundlæggende for elektromagnetisk induktion og elektromagnetisk stråling.

Eksempler på felter

I det følgende er Gauss' lov anvendt til at beregne det elektriske felt omkring forskellige ladningsfordelinger ved at vælge en velegnet lukket flade.

Punktladning

For en positiv ladning $q$ peger feltet væk fra ladning lige meget i alle retninger, mens det for $-q$ vil pege ind mod ladning. Der er altså tale om sfærisk symmetri, så derfor vælges en sfærisk skal som lukket flade med ladningen i centrum. Nu peger feltet vinkelret ud af skallen i samme retning som de infinitesimale arealer, hvilket giver gør, at begge størrelse lige så godt kan være skalarer snarere end vektorer. Dvs:

$\oint _{S}E\cdot dA={\frac {q}{\varepsilon _{0}}}$

Det elektrisk felt er lige stort i alle retninger, så det er en konstant faktor, som kan sættes uden for integrationstegnet.

$\Phi _{E}=E\oint _{S}\cdot dA=EA={\frac {q}{\varepsilon _{0}}}$

Arealet er overfladearealet af en kugle er givet ved

$A=4\pi r^{2}$

hvor $r$ er sfærens radius, hvilket også er afstanden til ladningen. Dette indsættes:

$E4\pi r^{2}={\frac {q}{\varepsilon _{0}}}$

Det elektriske felt kan nu isoleres:

$E={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}\cdot {\frac {q}{r^{2}}}$

Det elektriske felt fra en punktladning $q$ falder altså med afstanden i anden. Kraften på en anden punktladning $Q$ er dermed:

$F=QE={\frac {1}{4\pi \varepsilon _{0}}}\cdot {\frac {qQ}{r^{2}}}$

Denne sidste sammenhæng er kendt som Coulombs lov.

Fodnoter

Spire Denne artikel om fysik er en spire som bør udbygges. Du er velkommen til at hjælpe Wikipedia ved at udvide den.