Elektrisk felt

Det elektriske felt peger i alle retninger fra en positiv punktladning. Jo større afstand, jo svagere bliver feltet.

Skabelon:Elektromagnetisme Et elektrisk felt $\overrightarrow{E}$ er inden for den klassiske elektromagnetisme et felt, der beskriver den elektriske kraft $\overrightarrow{F}$ pr. ladning $Q$:

$\overrightarrow{E}=\frac{\overrightarrow{F}}{Q}$

Den elektriske feltstyrke måles i SI-enheden volt pr. meter.

Sammen med magnetfeltet indgår det elektriske felt i Lorentzkraften.

Ligninger

Skabelon:Uddybende I klassisk elektromagnetisme indgår det elektriske felt i tre ud af Maxwells fire fundamentale ligninger.

Gauss' lov

Skabelon:Uddybende Den ene er Gauss' lov, der på differentialform lyder:

$\mathrm{\nabla }\cdot 𝐄=\frac{\rho }{{\epsilon }_0}$

og på integralform lyder:

${\oint }_S𝐄\cdot d𝐀=\frac{q}{{\epsilon }_0}$

Integralet af $𝐄$-feltet over en lukket flade er altså proportional med den omsluttede ladning $q$.

Faradays og Ampères love

Skabelon:Uddybende De to andre ligninger beskriver interaktionen mellem det magnetiske og det elektriske felt. De er grundlæggende for elektromagnetisk induktion og elektromagnetisk stråling.

Eksempler på felter

I det følgende er Gauss' lov anvendt til at beregne det elektriske felt omkring forskellige ladningsfordelinger ved at vælge en velegnet lukket flade.

Punktladning

For en positiv ladning $q$ peger feltet væk fra ladning lige meget i alle retninger, mens det for $-q$ vil pege ind mod ladning. Der er altså tale om sfærisk symmetri, så derfor vælges en sfærisk skal som lukket flade med ladningen i centrum. Nu peger feltet vinkelret ud af skallen i samme retning som de infinitesimale arealer, hvilket giver gør, at begge størrelse lige så godt kan være skalarer snarere end vektorer. Dvs:

${\oint }_{S}E\cdot dA=\frac{q}{{\epsilon }_0}$

Det elektrisk felt er lige stort i alle retninger, så det er en konstant faktor, som kan sættes uden for integrationstegnet.

${\mathrm{\Phi }}_E=E{\oint }_S\cdot dA=EA=\frac{q}{{\epsilon }_0}$

Arealet er overfladearealet af en kugle er givet ved

$A=4\pi r^2$

hvor $r$ er sfærens radius, hvilket også er afstanden til ladningen. Dette indsættes:

$E4\pi r^2=\frac{q}{{\epsilon }_0}$

Det elektriske felt kan nu isoleres:

$E=\frac{1}{4\pi {\epsilon }_0}\cdot \frac{q}{r^2}$

Det elektriske felt fra en punktladning $q$ falder altså med afstanden i anden. Kraften på en anden punktladning $Q$ er dermed:

$F=QE=\frac{1}{4\pi {\epsilon }_0}\cdot \frac{qQ}{r^2}$

Denne sidste sammenhæng er kendt som Coulombs lov.