Elektriske felt er et av de viktigste begrepene i Fysikk 2 fordi det binder sammen ladning, kraft, energi og spenning. Når du lærer elektriske felt, lærer du ikke bare en ny formel. Du lærer en måte å beskrive hvordan elektriske krefter virker i rommet rundt ladde partikler og ladde gjenstander. Dette gjør det mulig å analysere alt fra en enkel ladning i nærheten av en annen ladning til kondensatorer, partikkelakseleratorer, elektronkanoner, lyn, sensorer og elektriske komponenter.
I LK20 er det særlig viktig å kunne bruke modeller, gjøre beregninger, tolke representasjoner og forklare fysiske sammenhenger med presist språk. Elektriske felt passer godt til dette fordi temaet krever både begrepsforståelse og matematisk kontroll. Du må forstå hva et felt er, hva feltlinjer viser, hvordan feltstyrke henger sammen med kraft, og hvordan elektrisk potensiell energi og spenning kan brukes til å beskrive energioverganger.
Eksempel: elektron mellom to plater
Tenk deg to parallelle plater med spenning 600 V mellom seg. Avstanden mellom platene er 3,0 cm. Vi antar at feltet mellom platene er homogent.
Først gjør vi om avstanden til meter:
d = 3,0 cm = 0,030 m
Deretter finner vi feltstyrken:
E = U/d = 600 V / 0,030 m = 20 000 V/m
Siden V/m er det samme som N/C, kan vi skrive E = 2,0 · 10⁴ N/C.
Hvis et elektron plasseres i feltet, blir kraftens størrelse
F = |q|E = 1,60 · 10⁻¹⁹ C · 2,0 · 10⁴ N/C = 3,2 · 10⁻¹⁵ N
Retningen krever en egen vurdering. Feltet peker fra positiv plate til negativ plate. Elektronet er negativt, så kraften på elektronet peker motsatt vei av feltet, altså mot den positive platen.
Dette eksempelet viser hvorfor du alltid må tolke retningen etter regningen. Tallverdien alene er ikke nok.
Hva betyr et elektrisk felt?
Et elektrisk felt er et område der en elektrisk ladning vil bli påvirket av en elektrisk kraft. I stedet for å si at én ladning «kjenner» en annen ladning direkte på avstand, beskriver vi situasjonen slik: en ladning lager et felt rundt seg, og andre ladninger påvirkes av dette feltet. Feltet er altså en modell som forteller hvilken kraft en positiv testladning ville oppleve i hvert punkt.
Den viktigste definisjonen er
E = F/q