sähkökenttää

Sähkökenttä on avaruuden pisteissä määritelty vektori E, joka kuvaa voiman F voimakkuutta testivarauksessa q. Jos testivarauksessa q asetetaan paikkaan r, siihen kohdistuva voima on F = q E(r). Näin sähkökentän voimakkuus E(r) kertoo, minkälaisen voiman positiivinen testivaraus kokisi kyseisessä pisteessä.

Yksikkö ja peruslaskuformen: Sähkökentän SI-yksikkö on newtonia per coulomb (N/C), tai yhtä hyvin voltin metriä per metri (V/m). Sähkökentän kenttä muodostuu kahdesta lähteestä, kun tarkastellaan pistemäärä: E(r) = (1/(4πε0)) ∑ qi (r − ri)/|r − ri|^3. jatkuville jakautumisille E(r) = (1/(4πε0)) ∫ ρ(r′) (r − r′)/|r − r′|^3 d^3r′. ε0 on vapaan tilan permittiivisyys.

Gaussin laki ja kentän ominaisuudet: Sähkökenttä liittyy varauksiin Gaussin lain kautta: ∮ E·dA = Qenclosed/ε0. Differentiaalinen muoto on ∇·E = ρ/ε0. Kenttä on suurin piirtein tasainen isopinnassa olevaan potentiaalin pintaan nähden ja suunta on kohtisuorassa equipotential-sovellusten suhteen. Electrostatics-kenttä on konservatiivinen: suljetun polun lineaarinen osuus on nolla, E = −∇V.

Potentiaali ja energia: Sähkökenttä voidaan esittää potentiaalin V kautta, E = −∇V. Sähkökentän energian tiheys on u = (1/2) ε0 E^2 (vasen olla vakio tilassa). Dielektrisissä ε = ε0εr, ja D-kenttä (säätelee suuripiirteisesti supistumaa) on D = εE = ε0E + P.

Makswellin yhtälöt ja aikakäytännöt: Aikaisesti muotoinen kenttä täsmentyy Maxwellin yhtälöillä, muun muassa ∇×E = −∂B/∂t ja Faradayn laki sähkömagneettisista kentistä. Sähkökenttä on avain moniin sovelluksiin kuten kapasitanssiin, suojauksiin ja sähköverkkoihin.