Elektriske felt henger sammen med kraft, potensial, spenning, energi, gravitasjon, magnetisme og elektrisk strøm. Begrepene brukes ofte i samme oppgave, men beskriver ikke det samme. Denne artikkelen viser de viktigste forskjellene og når hver modell er mest nyttig.
Hva er et elektrisk felt?
Et elektrisk felt er et område der en elektrisk ladning kan påvirkes av elektrisk kraft. Feltet opprettes av andre ladninger. I stedet for å beskrive direkte «virkning på avstand» sier vi at en kildeladning skaper et felt i rommet, og at en testladning påvirkes av dette feltet.
Feltstyrken defineres som kraft per positiv testladning:
E = F/q
Her er E elektrisk feltstyrke, F elektrisk kraft og q testladningen. Feltstyrken er en vektor. Retningen defineres som retningen kraften ville hatt på en positiv testladning. En negativ ladning får derfor kraft motsatt feltretningen. Enheten kan skrives N/C eller V/m.
Coulombs lov og feltet fra en punktladning
Kraften mellom to punktladninger beskrives av Coulombs lov:
F = k |Qq|/r²
Her er Q og q ladningene, r avstanden mellom dem og k Coulomb-konstanten. Like ladninger frastøter hverandre, mens ulike ladninger tiltrekker hverandre. Retningen ligger langs linjen mellom ladningene.
Ved å dele kraften på testladningen får vi feltet fra en punktladning:
E = k |Q|/r²
Retningen peker utover fra en positiv kildeladning og inn mot en negativ kildeladning. Legg merke til at testladningen ikke står i uttrykket for feltstyrken. Feltet er en egenskap ved stedet og kildeladningene, mens kraften avhenger av ladningen som plasseres der.