Τι είναι ένα ηλεκτρικό πεδίο;

Ένα ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να θεωρηθεί ως η σφαίρα επιρροής ενός ηλεκτρικά φορτισμένου αντικειμένου.Οτιδήποτε έχει ηλεκτρικό φορτίο θα επηρεάσει και θα επηρεαστεί από άλλα φορτισμένα σώματα.Εάν δύο φορτισμένα αντικείμενα τοποθετούνται αρκετά κοντά μεταξύ τους, το καθένα θα βιώσει μια μετρήσιμη δύναμη που ενεργεί επάνω σε αυτό.Το πεδίο είναι θεωρητικά άπειρο σε έκταση, αλλά το μέγεθος του μειώνεται με απόσταση από την πηγή σύμφωνα με τον αντίστροφο τετράγωνο νόμο.Αυτό σημαίνει ότι εάν η απόσταση διπλασιαστεί, η δύναμη του πεδίου διαιρείται κατά τέσσερα, και σε τρεις φορές την απόσταση, η δύναμη διαιρείται με εννέα και ούτω καθεξής.Επομένως, το πεδίο γίνεται αμελητέο σε μεγάλες αποστάσεις. Δεδομένου ότι ένα ηλεκτρικό φορτίο μπορεί να είναι θετικό ή αρνητικό, το ηλεκτρικό πεδίο είναι ένα πεδίο φορέα, πράγμα που σημαίνει ότι έχει κατεύθυνση καθώς και μέγεθος.Δύο ηλεκτρικά φορτισμένα αντικείμενα θα βιώσουν μια απωθητική δύναμη εάν έχουν τον ίδιο τύπο φόρτισης και μια ελκυστική δύναμη εάν έχουν διαφορετικούς τύπους φορτίου.Η δύναμη που βιώνεται από ένα φορτισμένο αντικείμενο σε ένα ηλεκτρικό πεδίο μπορεί να υπολογιστεί ως F ' EQ, όπου F είναι η δύναμη στα Newtons, E είναι το ηλεκτρικό πεδίο σε βολτ ανά μέτρο (V/M) και Q είναι το φορτίο στα Coulombs.Αυτή η εξίσωση μπορεί να αναδιαμορφωθεί για να δώσει τη δύναμη του πεδίου, e, σε βολτ ανά μέτρο: E ' f/q.Αυτά τα παραδείγματα ισχύουν για μικρά, σημεία, αντικείμενα.Για πιο πολύπλοκα ή πολλαπλά φορτισμένα σώματα, οι υπολογισμοί είναι πιο περίπλοκες.

Η κατεύθυνση ενός ηλεκτρικού πεδίου ορίζεται ως η κατεύθυνση στην οποία η ηλεκτρική δύναμη θα γίνει αισθητή από ένα αντικείμενο με θετικό φορτίο που τοποθετείται στο πεδίο.Έτσι, το πεδίο θα έδειχνε μακριά από μια θετική χρέωση και προς ένα αρνητικό φορτίο, καθώς όπως οι χρεώσεις απωθεί και σε αντίθεση με τις χρεώσεις προσελκύουν.Στην περίπτωση δύο σωμάτων με τον ίδιο τύπο φόρτισης, ο καθένας θα βιώσει μια δύναμη mdash;υπολογίσιμος από την εξίσωση F ' EQ mdash;κατευθύνεται μακριά από το άλλο αντικείμενο.Αντίθετα, για δύο αντίθετα φορτισμένα σώματα, ο καθένας θα βιώσει μια δύναμη που κατευθύνεται προς το άλλο αντικείμενο.Έτσι, ένα θετικά φορτισμένο αντικείμενο θα απεικονίζεται με γραμμές πεδίου που δείχνουν μακριά από αυτό προς όλες τις κατευθύνσεις και ένα αρνητικά φορτισμένο αντικείμενο με γραμμές πεδίου που συγκλίνουν πάνω του.Αυτό, ωστόσο, είναι απλώς μια σύμβαση και δεν δείχνει ότι υπάρχει κάτι φυσικό που δείχνει προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση.

Η έννοια ενός ηλεκτρικού πεδίου όπως περιγράφεται παραπάνω είναι μέρος της "κλασικής" φυσικής.Η κλασική περιγραφή λειτουργεί καλά για καθημερινές εφαρμογές, αλλά δεν εξηγεί τι συμβαίνει όταν τα φορτισμένα αντικείμενα προσελκύουν ή απωθούν το ένα το άλλο.Ένας κλάδος της κβαντικής θεωρίας που είναι γνωστή ως κβαντική ηλεκτροδυναμική (QED), επιχειρεί να το κάνει αυτό από την άποψη της ανταλλαγής φωτονίων, των φορέων της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης.