- Was ist ein elektrisches Feld?
- Geschichte des elektrischen Feldes
- Einheiten des elektrischen Feldes
- Formel für das elektrische Feld
- Elektrische Feldstärke
- Beispiel für ein elektrisches Feld
Wir erklären, was ein elektrisches Feld ist, die Geschichte seiner Entdeckung, wie seine Intensität gemessen wird und wie seine Formel lautet.
Was ist ein elektrisches Feld?
Ein elektrisches Feld ist ein physikalisches Feld oder Region Raum, der mit elektrischen Ladungen oder durch eine elektrische Kraft geladenen Körpern wechselwirkt. Seine Darstellung mittels aModell beschreibt die Art und Weise, wie verschiedene Körper und Systeme elektrischer Natur mit ihm interagieren.
Physikalisch ausgedrückt handelt es sich um ein Vektorfeld, in dem a elektrische Ladung Ein gegebenes (q) erleidet die Wirkung einer elektrischen Kraft (F).
Diese elektrischen Felder können die Folge von elektrischen Ladungen sein oder von Magnetfelder Variablen, wie die Experimente der britischen Wissenschaftler Michel Faraday und James C. Maxwell zeigten.
Aus diesem Grund werden elektrische Felder aus heutiger physikalischer Perspektive neben magnetischen Feldern als elektromagnetische Felder betrachtet.
Somit ist ein elektrisches Feld der Raumbereich, der durch das Vorhandensein einer elektrischen Ladung verändert wurde. Ist diese Ladung positiv, erzeugt sie elektrische Feldlinien, die in der Ladung „aufsteigen“ und sich radial nach außen erstrecken. Ist die Ladung hingegen negativ, "sterben" die Feldlinien an der Ladung. Nähert sich eine Ladung dem Raumbereich, in dem ein elektrisches Feld existiert, erfährt sie eine elektrische Kraft mit a die Anschrift und Bedeutung.
Geschichte des elektrischen Feldes
Das Konzept des elektrischen Feldes wurde zum ersten Mal von Michel Faraday vorgeschlagen, um die Wirkung elektrischer Kräfte in der Ferne zu erklären. Dieses Phänomen war der Schlüssel zu seiner Demonstration der elektromagnetischen Induktion im Jahr 1831 und bestätigte damit die Verbindungen zwischen Magnetismus JaElektrizität.
Ein späterer Beitrag zum elektrischen Feld war der von James Maxwell, dessen Gleichungen mehrere Aspekte der elektrischen Dynamik dieser Felder beschrieben, insbesondere in ihrer Dynamische elektromagnetische Feldtheorie.
Einheiten des elektrischen Feldes
Elektrische Felder sind mit keinem Gerätetyp direkt messbar. Es ist jedoch möglich, seine Wirkung auf eine in seiner Nähe befindliche Last zu beobachten, d. h. es ist möglich, die Gewalt auf die Last wirken (Intensität). Dafür werden Newton / Coulomb (N / C) verwendet.
Formel für das elektrische Feld
Die Gleichung, die ein elektrisches Feld E mit der Kraft in Beziehung setzt, die es auf eine Ladung q ausübt, ist durch die folgende Gleichung gegeben:
F = qE
Wobei F die elektrische Kraft ist, die auf die elektrische Ladung q wirkt, die in das Feld mit einer Intensität E eingeführt wird. Beachten Sie, dass sowohl F als auch E Vektorgrößen sind, die mit Sinn und Richtung ausgestattet sind.
Von dort aus ist es möglich, mathematisch fortzufahren, indem man das Coulomb-Gesetz einbezieht, um zu erhalten, dass E = F / q = 1 / 4πϵ0 = (qi / r2) .ȓi, wobei ȓi die Einheitsvektoren sind, die die Richtung der Linie markieren, die jedes vereinen qi mit jeder Ladung q aufladen.
Elektrische Feldstärke
Die Stärke des elektrischen Feldes ist eine Vektorgröße, die die elektrische Kraft F, die auf eine gegebene Ladung wirkt, in einer genauen Größe von Newton / Coulomb (N / C) darstellt.Diese Größe wird oft einfach als "elektrisches Feld" bezeichnet, weil das Feld selbst nicht gemessen werden kann, aber seine Wirkung auf eine bestimmte Ladung.
Zur Berechnung wird die Formel F = q.E verwendet, wobei berücksichtigt wird, dass bei positiver Ladung (q> 0) die elektrische Kraft das gleiche Vorzeichen wie das Feld hat und sich q in die gleiche Richtung bewegt; wohingegen, wenn die Ladung negativ ist (q < 0), alles umgekehrt passiert.
Beispiel für ein elektrisches Feld
Ein einfaches Beispiel für die Berechnung der Intensität eines elektrischen Feldes ist:
Wenn wir eine elektrische Ladung von 5 × 10-6 C in ein elektrisches Feld mit einer Kraft von 0,04 N einführen, mit welcher Intensität wirkt dieses Feld?
Wenn wir die Formel E = F / q anwenden, erhalten wir E = 0,04 N / 5 × 10-6 C = 8.000 N / C.