Elektrisk felt
Det elektriske felt beskriver, hvordan kildeladninger ændrer rummet omkring sig. Når feltet er kendt, følger kraften på en vilkårlig testladning direkte, så kildernes egenskaber holdes adskilt fra den ladning, der bruges som sonde.
Felt er kraft pr. positiv ladning
E⃗ = F⃗/q · F⃗ = qE⃗
SI-enheden er N C⁻¹, det samme som V m⁻¹. Retningen af E⃗ defineres som den retning, en positiv testladning ville blive skubbet. For q<0 peger F⃗=qE⃗ modsat E⃗.
Feltet fra en punktladning
E = k|Q|/r², k = 8,9875517923 × 10⁹ N m² C⁻²
For en punktladning Q aftager feltstyrken som 1/r². Feltet peger væk fra en positiv kilde og ind mod en negativ. Uden for en kuglesymmetrisk ladningsfordeling kan feltet behandles, som om hele ladningen sad i centrum.
Punktladningsberegner
Superposition: felter adderes som vektorer
Ved flere kilder bidrager hver med sin feltvektor. Det samlede felt er vektorsummen, så komponenter skal adderes; størrelser kan kun lægges direkte sammen, når vektorerne ligger på samme linje. Symmetri kan give nøjagtig ophævelse.
Sådan læses feltlinjer
Feltlinjer er en visualisering, ikke fysiske tråde. De går fra positive mod negative ladninger eller uendeligheden; tangenten viser E⃗, og højere linjetæthed betyder stærkere felt. Linjer kan ikke krydse.
Felter, kræfter og bevægelse
En ladning q får accelerationen a⃗=qE⃗/m. En ideal testladning ændrer ikke kildefeltet. I elektrostatisk ligevægt er feltet nul inde i det ledende materiale, overskydende ladning ligger på overfladen, og feltet lige udenfor står vinkelret på overfladen.
Gennemregnede eksempler
1. Punktladning
+3,0 nC i afstand 0,20 m.
Løsning
E≈674 N C⁻¹, væk fra kilden.
2. Testladning
−2,0 μC i 300 N/C mod øst.
Løsning
|F|=6,0×10⁻⁴ N, mod vest.
3. Midtpunkt
To ens positive ladninger.
Løsning
I midtpunktet ophæver vektorerne hinanden: E=0.