Câmp electric

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

În fizică, prin cîmp electric se înţelege starea unei regiuni a spaţiului manifestată prin proprietatea că un mic corp încărcat electric plasat în această regiune este supus acţiunii unei forţe care nu s-ar exercita dacă corpul nu ar fi încărcat.

Unitatea de măsură a cîmpului electric este N/C (newton pe coulomb). Această unitate este echivalentă cu V/m (volt pe metru). Matematic, cîmpul electric este un cîmp tridimensional de vectori.

Conceptul de cîmp electric a fost introdus de Michael Faraday.

[modifică] Exemple

Cîmpul produs de două sarcini punctiforme, egale ca mărime dar de semn contrar. Punctul roşu reprezintă sarcina pozitivă, iar cel verde sarcina negativă.
Extinde
Cîmpul produs de două sarcini punctiforme, egale ca mărime dar de semn contrar. Punctul roşu reprezintă sarcina pozitivă, iar cel verde sarcina negativă.

Un exemplu elementar este cîmpul electric produs de o sarcină punctiformă. Intensitatea acestui cîmp electric este direct proporţională cu mărimea sarcinii care generează cîmpul şi descreşte invers proporţional cu pătratul distanţei de la aceasta.

Un alt exemplu de cîmp electric este spaţiul dintre două plăci metalice paralele între care se aplică o tensiune. Dacă plăcile metalice au o întindere infinită (în două dimensiuni), atunci cîmpul electric dintre ele este uniform, are intensitatea egală cu U/d (U: tensiunea aplicată; d: distanţa dintre plăci), orientarea perpendiculară pe plăci şi sensul de la placa pozitivă la cea negativă. Un mic corp încărcat electric pozitiv plasat între cele două plăci va fi supus unei forţe electrice orientate spre placa negativă.

[modifică] Definiţie

Cîmpul electric este definit ca raportul dintre forţa electrică la care este supusă o sarcină de test şi mărimea acestei sarcini:

\mathbf{E} = \frac{\mathbf{F}}{q}

unde

\mathbf{F} este forţa electrică,
q mărimea sarcinii de test,

Pentru cîmpul creat de o sarcină punctiformă aflată în repaus această definiţie devine

\mathbf{E} = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0}\frac{Q}{r^2}\mathbf{\hat r}

unde

Q este sarcina care creează cîmpul electric,
r distanţa de la sarcina Q la punctul unde se calculează cîmpul electric,
\mathbf{\hat{r} } este vectorul unitate orientat de la sarcina Q spre punctul unde se calculează cîmpul electric,
ε0 este permitivitatea spaţiului liber.