Co to jest pole elektryczne?

Pole elektryczne można uznać za kulę wpływu obiektu naładowanego elektrycznie.Wszystko, co ma ładunek elektryczny, wpłynie na inne naładowane ciała.Jeśli dwa naładowane obiekty zostaną umieszczone wystarczająco blisko siebie, każde z nich doświadczy pomiarowej siły działającej na nią.Pole jest teoretycznie nieskończone pod względem zasięgu, ale jego wielkość maleje wraz z odległością od źródła zgodnie z odwrotnym prawem kwadratowym.Oznacza to, że jeśli odległość jest podwojona, siła pola jest podzielona przez cztery, a na trzykrotnie odległość siła jest podzielona przez dziewięć i tak dalej;Pole staje się zatem nieistotne na dużych odległościach.

Ponieważ ładunek elektryczny może być dodatni lub ujemny, pole elektryczne jest polem wektorowym, co oznacza, że ma kierunek, a także wielkość.Dwa obiekty naładowane elektrycznie doświadczą siły odpychającej, jeśli mają ten sam rodzaj ładunku i siłę przyciągającą, jeśli mają różne rodzaje ładunku.Siła doświadczana przez naładowany obiekt w polu elektrycznym można obliczyć jako F ' Eq, gdzie F jest siłą w Newtons, E jest polem elektrycznym w woltach na metr (v/m), a Q to ładunek w Coulombs.Równanie to można zmienić, aby zapewnić wytrzymałość pola, e, w woltach na metr: E ' f/q.Przykłady te dotyczą małych, punktowych obiektów;W przypadku bardziej złożonych lub wielu naładowanych ciał obliczenia są bardziej skomplikowane.

Kierunek pola elektrycznego jest zdefiniowany jako kierunek, w którym siła elektryczna byłaby odczuwalna przez obiekt z ładunkiem dodatnim umieszczonym w polu.W ten sposób pole wskazywałoby od ładunku dodatnim w kierunku ładunku ujemnego, ponieważ podobnie jak ładunki odpychają i odmienne niż opłaty przyciągają.W przypadku dwóch ciał z tym samym rodzajem ładunku, każdy z nich doświadczyłby siły mdash;obliczalne za pomocą równania f ' równania i mdash;skierowane z dala od drugiego obiektu.I odwrotnie, dla dwóch przeciwnie naładowanych ciał, każdy z nich doświadczyłby siły skierowanej do drugiego obiektu.

Linia pola elektrycznego może być narysowana z strzałką skierowaną od ładunku dodatnim i wskazującym na ładunek ujemny.Zatem dodatnio naładowany obiekt byłby przedstawiony z liniami pola skierowanymi od niego we wszystkich kierunkach, a ujemnie naładowany obiekt z zbiegającymi się na nim linii pola.Jest to jednak tylko konwencja i nie wskazuje, że istnieje coś fizycznego wskazującego w określonym kierunku.

Koncepcja pola elektrycznego, jak opisano powyżej, jest częścią „klasycznej” fizyki.Klasyczny opis działa dobrze w codziennych aplikacjach, ale nie wyjaśnia, co faktycznie dzieje się, gdy obciążone obiekty przyciągają lub odpychają.Gałąź teorii kwantowej znana jako elektrodynamika kwantowa (QED), próbuje to zrobić w kategoriach wymiany fotonów, nośników siły elektromagnetycznej.