Електрично поље
Из пројекта Википедија
У физици, електрично поље је појава, створена наелектрисањем или магнетним пољем променљивим у времену, која делује силом на наелектрисане објекте у пољу. СИ јединица електричног поља јесте њутн по кулону, или волт по метру, што је исто. Електрично поље садржи електричну енергију са густином енергије пропорционалној квадрату интензитета поља. Електрично поље постоји око сваког наелектрисања; смер линија поља у некој тачки једнак је смеру силе која делује на позитивно пробно наелектрисање у тој тачки. Интензитет електричног поља у некој тачки дефинисана је као количник интензитета кулонове силе која делује на позитивно наелектрисање постављено у ту тачку и количине тог наелектрисања.
Електрично поље јесте векторска величина, а јачина електричног поља јесте интензитет тог вектора.
[уреди] Дефиниција електростатичког поља
Електрично поље дефинисано је као кулонова сила по количини наелектрисања. Правац и смер поља поклапа се са правцем који би имала сила која делује на пробно позитивно наелектрисање. Електрично поље је радијално и усмерено споља од позитивног тачкастог наелектрисања, а радијално и усмерено ка негативном тачкастом наелектрисању.
Електрично поље се дефинише као константа пропорционалности између наелектрисања и силе:
-
- где је
- F сила дата Кулоновим законом,
- q количина наелектрисања „пробног наелектрисања“,
- Q количина наелектрисања тела које ствара електрично поље,
- а r је вектор растојања од честице са наелектрисањем Q.
- где је
-
Треба приметити да је ова једначина тачна само у случају електростатике, односно, када се ништа не креће у простору. У општем случају наелектрисања која се померају у простору, ова једначина постаје једначина Лоренцове силе.
Даље, Кулонов закон је само специјалан случај Гаусовог закона, који је још уопштенији опис релације између распореда наелектрисања у простору и резултујућег електричног поља. Гаусов закон је један од Максвелових једначина, скупа четири закона који представљају темеље електромагнетике.
[уреди] Особине поља
На основу једначине изнад, електрично поље сваког усамљеног наелектрисања опада са квадратом растојања.
Електрично поље подлеже принципу суперпозиције. Ако је присутно више од једног наелектрисања, резултантно поље у било којој тачки једнако је векторском збиру електричних поља које би наелектрисања стварала појединачно у одсуству других.
Ако се принцип прошири на бесконачно много бесконачно малих елемената наелектрисања, добија се следећа формула:
где је ρ густина наелектрисања, или количина наелектрисања по јединици запремине.
Електрично поље је једнако негативном градијенту електричног потенцијала тог поља:
Где скаларно поље φ(x,y,z) представља електрични потенцијал у датој тачки.
Узимајући у обзир пермитивност средине, која је једнака производу пермитивности вакуума
и релативне пермитивности
која зависи од средине, добија се поље електричне индукције:
[уреди] Временски променљива електрична поља
Наелектрисања не морају да буду једини извори електричног поља. Према Фарадејевом закону електромагнетне индукције,
где представља ротор електричног поља, а
представља вектор брзине опадања густине магнетног флукса у времену. То значи да магнетно поље променљиво у времену ствара електрично поље, које се такође може мењати у времену.
Појава у којој се електрично или магнетно поље мењају у времену није више електростатика, већ електродинамика или електромагнетика. У овом случају, Кулонов закон више не пружа задовољавајућу дефиницију електричног поља. Уместо тога, Гаусов закон заједно са Фарадејевим законом одређују електрично поље.