Elektrisk felt

Fra Wikipedia, den frie encyklopædi
Gå til: navigation, søg
Elektromagnetisme
VFPt Solenoid correct2.svg
Elektricitet  Magnetisme

Elektrisk felter (symbol E) er felter inden for elektromagnetismen, der beskriver sammenhængen mellem elektrisk ladning og den elektriske kraft, ladningen påvirkes af. Elektriske felter er defineret ved \vec{E}=\frac{\vec{F}} {Q}, og styrken af feltet, den elektriske feltstyrke, måles i volt pr. meter.

Forskellige felter[redigér | redigér wikikode]

Punktladning[redigér | redigér wikikode]

Uddybende Uddybende artikel: Coulombs lov

En punktladning, dvs. en ladning uden udstrækning, vil påvirke andre ladede partikler med en kraft, og den vil således have et elektrisk felt jf. ovenstående formel. 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 symmetri, hvilket især er nyttigt i Gauss' lov:

 \Phi_E = \oint_S \mathbf E \cdot d\mathbf A = \frac{q}{\varepsilon_0}

Hvor d\mathbf A er arealet af en infinitesimal del af en lukket flade; den er defineret som en vektor, der peger vinkelret ud fra flade. \Phi_E er den elektriske flux igennem en lukket flade, og er et mål for, hvor meget af det elektriske felt, som løber igennem området. Så længde fladen omslutter punktladningen og intet andet elektrisk, er udformning af fladen arbitrær. Af praktiske årsager vælger derfor en perfekt skal med ladningen som 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:

 \Phi_E = \oint_S E \cdot dA = \frac{q}{\varepsilon_0}

Det elektrisk felt er lige stor i alle retninger, så det er en konstant faktor, som kan sættes uden for integrationstegnet. Det kan regnes ud let, da det svarer til at lægge de enkelte små arealer sammen:

 \Phi_E = E \oint_S \cdot dA = \frac{q}{\varepsilon_0}

\Downarrow

 \Phi_E = E A = \frac{q}{\varepsilon_0}

Overfladearealet af en kugle er givet ved A=4\pi r^2, så man får:

E 4\pi r^2 = \frac{q}{\varepsilon_0}

Dette divideres over på den anden siden, og brøken deles op:

E = \frac{q}{4\pi r^2 \varepsilon_0}

\Downarrow

E =\frac{1}{4\pi \varepsilon_0} \cdot \frac{q}{r^2}

Den ene brøk består af matematiske og fysiske konstanter, mens den anden afhænger af den konkrete situation. Man har nu et udtryk for det elektriske felt fra en punktladning q i en afstand r. 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.[1]

Fodnoter[redigér | redigér wikikode]

  1. Halliday, David; Krane, Kenneth S.; Resnick, Robbert. "Gauss' Law", Physics (5. udgave), bind 2, John Wiley & Sons, Inc. 2002, s. 617. ISBN 978-0-471-40194-0.
Fysik Stub
Denne artikel om fysik er kun påbegyndt. Hvis du ved mere om emnet, kan du hjælpe Wikipedia ved at udvide den.