Kas yra elektrinis laukas?

Elektrinis laukas gali būti laikomas elektra įkrauto objekto įtakos sfera. Viskas, kas turi elektros krūvį, turės įtakos kitiems įkrautiems kūnams ir bus jų paveikta. Jei du įkrauti objektai yra pakankamai arti vienas kito, kiekvienas juos pajus išmatuojama jėga. Teoriškai laukas yra begalinis, tačiau jo dydis mažėja didėjant atstumui nuo šaltinio pagal atvirkštinį kvadrato dėsnį. Tai reiškia, kad jei atstumas padvigubinamas, lauko stiprumas dalinamas iš keturių, o esant tris kartus didesnis – iš devynių ir pan. todėl dideliais atstumais laukas tampa nereikšmingas.

Kadangi elektros krūvis gali būti teigiamas arba neigiamas, elektrinis laukas yra vektorinis laukas, o tai reiškia, kad jis turi kryptį ir dydį. Du elektra įkrauti objektai patirs atstūmimo jėgą, jei jų krūvis bus vienodas, ir patrauklią jėgą, jei jų krūvis skiriasi. Jėga, kurią patiria įkrautas objektas elektriniame lauke, gali būti apskaičiuojama kaip F = Eq, kur F yra jėga niutonais, E yra elektrinis laukas voltais vienam metrui (v/m), o q yra krūvis kulonais. Šią lygtį galima pertvarkyti, kad būtų gautas lauko stiprumas E, išreikštas voltais vienam metrui: E = F/q. Šie pavyzdžiai taikomi mažiems taškiniams objektams; Sudėtingesniems arba daugybei įkrautų kūnų skaičiavimai yra sudėtingesni.

Elektrinio lauko kryptis apibrėžiama kaip kryptis, kuria elektrinę jėgą pajustų lauke esantis objektas su teigiamu krūviu. Taigi laukas būtų nukreiptas nuo teigiamo krūvio į neigiamą krūvį, nes panašūs krūviai atstumia, o nepanašūs – traukia. Dviejų kūnų, turinčių to paties tipo krūvį, atveju kiekvienas patirtų jėgą, apskaičiuojamą pagal lygtį F = Eq, nukreiptą nuo kito objekto. Ir atvirkščiai, dviejų priešingai įkrautų kūnų atveju kiekvienas patirtų jėgą, nukreiptą į kitą objektą.

Elektrinio lauko liniją galima nubrėžti rodykle, nukreipta nuo teigiamo krūvio ir nukreipta į neigiamą krūvį. Taigi teigiamai įkrautas objektas būtų vaizduojamas su lauko linijomis, nukreiptomis nuo jo visomis kryptimis, o neigiamo krūvio objektas su lauko linijomis, susiliejančiomis į jį. Tačiau tai tik susitarimas ir nerodo, kad yra kažkas fizinio, nukreipiančio tam tikra kryptimi.

Aukščiau aprašyta elektrinio lauko sąvoka yra „klasikinės“ fizikos dalis. Klasikinis aprašymas puikiai tinka kasdienėms programoms, tačiau nepaaiškina, kas iš tikrųjų vyksta, kai įkrauti objektai traukia arba atstumia vienas kitą. Kvantinės teorijos šaka, žinoma kaip kvantinė elektrodinamika (QED), bando tai padaryti fotonų, elektromagnetinės jėgos nešėjų, mainais.