sähkökentästä

Sähkökenttä on tilallinen fyysinen kenttä, joka ympäröi sähkövarauksia ja määrittää varauksiin kohdistuvan voiman. Jokaiselle pisteelle tilassa voidaan määrittää vektorikenttä E(r,t). Testivaraukselle q syntyy voima F = qE, jolloin kentän voimakkuus on E = F/q. Sähkökentän SI-yksikkö on newtonia per coulomb (N/C), joka on yhtä kuin volt per metri (V/m). Kenttä syntyy varauksista ja niiden jakaumasta, ja se noudattaa superpositioperiaatetta: E = Σ Ei.

Sähkökentän perusmuoto yksinkertaisten varausten tapauksissa annetaan Coulombin lain mukaan E = (1/4πε0) q r̂ / r^2, missä r̂ on koordinaatistopisteen suhdevaraukseen. Monen varauksen kenttä saadaan summaamalla yksittäiset kentät tai integroimalla varausten jakautuminen. Esimerkkejä ovat uniformi kenttä kahden tasopinnan välillä sekä elektrostaattinen tilanne, jossa johtimen sisällä E = 0.

Kenttä liittyy potentiaaliin: E = -∇V, ja potentiaalienergia per yksikkö varauksesta on U = qV. Potentiaalin avulla voidaan kentän vaikutus arvioida ilman suoraa voiman mittaamista.

Aikavaihtuvat kentät ovat osa laajempaa elektromagneettista kenttää, ja ne noudattavat Maxwellin yhtälöitä. Keskeisiä ovat Gaussin laki ∮ E·dA = Q_enclosed/ε0 sekä divergenssian muoto ∇·E = ρ/ε0, jotka kuvaavat kentän lähteitä ja sen jakautumista erilaisissa materiaaleissa. Sähkökenttä on perustavanlaatuinen käsite sähkötekniikassa, fysiikassa ja monissa teknisissä sovelluksissa.