sähkökentän

Sähkökenttä on avaruudessa esiintyvä vektorikenttä, joka määrittää varatun kappaleen kokevan voiman suhteessa sen varausta q. Voima on F = qE, joten kullekin pisteelle E kertoo voiman suuruuden ja suunnan per unit charges. Sähkökenttä syntyy sekä staattisista varauksista että muuttuvista magneettikentistä.

Sähkökenttä voidaan ilmaista potentiaalin avulla: E = -∇V. Potentiaali V on pisteen sähköinen potentiaalienergia per yksikkövaraus. Yksiköt: E:n suuruus mitataan voltteina per metri (V/m) tai newtonien per Coulomb (N/C). Sähkökentän havainta voidaan hahmotella kenttäviivoilla, jotka suuntautuvat kohti positiivisia varauksia.

Matemaattiset peruslait: Coulombin laki antaa E-pisteen vaikutuksen kaukaiseen varaukseen: E(r) = (1/4πε0) Σ qi (r - ri) / |r - ri|^3. Gaussin lain kunnossapitämiseksi integroidulla muodolla ∮ E·dA = Q_enclosed/ε0 ja sen paikallinen muoto ∇·E = ρ/ε0. Aineissa sähköä käyttäytyy erilaisilla suhteilla: D- ja P-kenttien muodossa, joissa D = ε0εr E ja ∇·D = ρ_free. Tämä kuvaa dielectrien sähköistä vastusta.

Sovelluksia ja havainnoitavaa: Sähkökenttä on keskeinen tekijä esimerkiksi kapasitoreissa, sähkösuojauksessa ja eristämisessä sekä ilmakehässä alueilla, joissa tapahtuu sähköisiä purkauksia. Aikamuutokset sähkökentässä voivat tuottaa magneettikentän, mikä on osa suuremmasta Maxwellin yhtälökokonaisuudesta. Sähkökenttä on perusdokumentti monissa teknologioissa ja luonnontieteissä.