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.
Oppgaver med løsningsforslag
Oppgave 1
Et elektrisk felt har feltstyrke 4,5 · 10³ N/C. En ladning på 2,0 · 10⁻⁶ C plasseres i feltet. Finn kraften på ladningen.
Løsning:
Vi bruker F = qE.
F = 2,0 · 10⁻⁶ C · 4,5 · 10³ N/C = 9,0 · 10⁻³ N
Kraften er 9,0 mN i feltretningen, siden ladningen er positiv.
Oppgave 2
Spenningen mellom to parallelle plater er 1200 V. Avstanden mellom platene er 4,0 cm. Finn feltstyrken mellom platene.
Løsning:
Gjør om avstanden: 4,0 cm = 0,040 m.
E = U/d = 1200 V / 0,040 m = 3,0 · 10⁴ V/m
Feltstyrken er 3,0 · 10⁴ V/m.
Oppgave 3
En negativ ladning plasseres i et elektrisk felt som peker mot høyre. Hvilken vei virker kraften?
Løsning:
Feltretningen er definert for en positiv testladning. En negativ ladning påvirkes motsatt vei. Kraften virker derfor mot venstre.
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