sähkökentälle

Sähkökenttä on fyysinen kenttä, joka kuvaa aluetta, jossa sähkövaraukset kokevat voimia toisiaan vastaan. Jokaiselle pisteelle tilassa voidaan määrittää sähkökentän vektori E(r); sen suunta kertoo voiman suunnan koeteltavalle testivaraukselle q ja sen pituus mittaa voiman suuruutta F = qE. Yksikkö on newton per coulomb (N/C), ja sitä käytetään yleisesti myös voltin per metriä (V/m). Sähkökenttä lähtee positiivisista lähteistä ja virtaa kohti negatiivisia; kenttäviivat kuvaavat tämän suunnan.

Sähkökentän tarkka kuva voidaan laskea Coulombin lain avulla. Pistevarauksia varten E(r) = (1/4πε0) ∑ qi (r − ri) / |r − ri|^3. Kenttä noudattaa superposition periaatetta: kokonaiskenttä on yksittäisten kenttien summa. Sähkökentän ja sähköpotentiaalin välinen yhteys on E = −∇V, eli kenttä on potentiaalin gradientin negatiivinen. Potentiaali määrittää, miten paljon töitä tarvitaan siirtämään varaus pisteestä toiseen.

Gaussin lain muoto ∮ E · dA = Qenclosed/ε0 kuvaa, miten kenttä käyttäytyy symmetrisissä tilanteissa. Dielektrisissä aineissa kenttää vaikuttaa myös materiaalin permittivisyys ε, jolloin D = εE ja materiaali voi polarisoitua, mikä osaltaan muuttaa kentän vaikutusta.

Sähkökenttä on perusväline sähkökäytössä ja elektronisessa teknologiassa. Se määrittää varauksien liikkeen, mahdollistaa kondensaattorien toiminnan, sähköstaattiset voimat sekä monimutkaisempien laitteiden suunnittelun ja analyysin.