Câmp electric
Câmpul electric descrie felul în care sarcinile-sursă modifică spațiul din jur. Odată cunoscut E⃗, forța asupra oricărei sarcini de probă se obține direct.
Câmpul este forța pe unitatea de sarcină pozitivă
Prin definiție E⃗=F⃗/q, deci F⃗=qE⃗. Direcția lui E⃗ este direcția forței asupra unei sarcini de probă pozitive. Pentru o sarcină negativă, forța este opusă câmpului. Unitatea SI este N C⁻¹, echivalentă cu V m⁻¹.
Câmpul unei sarcini punctiforme
E = k|Q|/r²
Pentru o sarcină punctiformă E=k|Q|/r², cu k=8,9875517923×10⁹ N m² C⁻². Dublarea distanței reduce câmpul la un sfert. Semnul lui Q stabilește direcția.
Calculator pentru câmpul unei sarcini punctiforme
Introduceți sarcina-sursă și distanța; E = k|Q|/r².
Superpoziție: câmpurile se adună vectorial
Pentru mai multe surse, calculați câmpul produs de fiecare sarcină în același punct, apoi adunați vectorii pe componente. Nu adunați doar modulele decât în situații coliniare tratate cu semne.
Cum se citesc liniile de câmp
Liniile de câmp sunt o reprezentare, nu fire materiale. Tangenta indică direcția lui E⃗, iar o densitate mai mare a liniilor sugerează un câmp mai intens. Liniile nu se intersectează.
Câmp, forță și mișcare
După ce E⃗ este cunoscut, F⃗=qE⃗, iar dacă forța electrică domină, a⃗=qE⃗/m. În echilibru electrostatic, câmpul în interiorul materialului conductor este zero.
Exemple rezolvate
1. Câmpul unei sarcini punctiforme
Calculați câmpul la 0,20 m de +3,0 nC.
Rezolvare
E≈674 N C⁻¹, orientat spre exterior.
2. Forța asupra unei sarcini negative
−2,0 μC se află într-un câmp de 300 N C⁻¹ spre est.
Rezolvare
|F|=6,0×10⁻⁴ N; forța este spre vest.
3. Mijlocul dintre două sarcini pozitive egale
Care este câmpul net exact la mijloc?
Rezolvare
Câmpurile egale și opuse se anulează vectorial: E=0.