Električno polje

Izvor: Wikipedija
Skoči na: orijentacija, traži
Elektromagnetizam
VFPt Solenoid correct2.svg
Elektricitet · Magnetizam
Elektrostatika
Električni naboj · Coulombov zakon · Električno polje · Električni tok · Gaussov zakon · Električni potencijal · Elektrostatska indukcija · Električni dipolni moment · Gustoća polarizacije
Prikaz električnog polja koje okružuje pozitivni (crveno) i negativni (plavo) električni naboj.

Električno polje je prostor u kojem na električne naboje djeluju mehaničke sile. Veličina koja opisuje jakost djelovanja električnoga polja na električne naboje naziva se jakost električnoga polja i označuje se slovom E. To je vektorska veličina kojoj je iznos jednak sili F proizvedenoj na pozitivni jedinični naboj Q, a njezin se smjer podudara sa smjerom sile. Prema tome:

a mjerna jedinica kojom se mjeri jakost električnoga polja je V/m (volt po metru).

Nasuprot teoriji međusobnoga djelovanja električnih naboja na udaljenosti (Coulombov zakon), M. Faraday je uvođenjem pojma električnoga polja postavio novu teoriju djelovanja u blizini.

Električno polje može se predočiti električnim silnicama: krivuljama kojima tangente u svakoj točki krivulje pokazuju smjer jakosti polja; gustoća je silnica na svakome mjestu razmjerna iznosu jakosti polja. Električne silnice u elektrostatskome polju izlaze iz pozitivno nabijenih tijela, a poniru na negativno nabijena tijela. U elektrostatskim prilikama unutar vodljivoga (na primjer metalnog) tijela nema električnoga polja, a naboji se zadržavaju samo na njegovoj površini, gdje miruju. Kada električni naboji miruju ili se gibaju jednolikom brzinom, električno se polje promatra zasebno i neovisno o magnetnom polju. No ako se električno i magnetsko polje mijenjaju, onda se moraju promatrati zajedno kao elektromagnetsko polje. Klasičnu teoriju elektromagnetskih polja postavio je J. C. Maxwell. [1]

Definicija[uredi VE | uredi]

Prikaz električnog polja između dva točkasta naboja.

Dovedemo li na osamljenu metalnu kuglu polumjera R količinu pozitivnog električnog naboja Q, pokus će pokazati da naboj Q djeluje električnom silom na probni naboj q u prostoru oko kugle, gdje je sila odbojna ako su naboji istog predznaka, odnosno privlačna ako su naboji suprotnog predznaka. Električna sila je najveća u neposrednoj blizini kugle i smanjuje se s udaljenošću. Povežemo li veličinu sile sa gustoćom zamišljenih silnica koje izviru iz kugle nabijene električnim nabojem Q, tada možemo gustoću silnica na samoj površini definirati kao omjer naboja i površine kugle polumjera :

a gustoću silnica na sfernoj površini na udaljenosti r od središta nabijene kugle:

Rezultati pokusa bi pokazali da je sila razmjerna gustoći silnica u promatranoj točki u prostoru i količini naboja q te da opada s kvadratom udaljenosti sukladno smanjenju gustoće silnica kako slijedi:

što možemo zapisati i kao:

Uvođenjem pojma dielektričke konstante vakuuma:

sila F se može izraziti odgovarajućom veličinom u njutnima (N), gdje je 1 kulon (C)= 1 A s:

Razmatramo li omjer sile F i naboja q, definira se jakost električnog polja, kao posebnog energetskog stanja u prostoru oko kugle, kao veličinu sile po jediničnom naboju +q = 1 As na udaljenosti r od središta nabijene kugle:

gdje je apsolutna vrijednost vektora položaja , a je dielektrična konstanta vakuuma, a električno polje je pozitivno za pozitivan naboj Q. Električno polje je vektorsko polje i može se predočiti silnicama. Izvori električnog polja su pozitivni električni naboji, a ponori negativni naboji.

Energija električnog polja[uredi VE | uredi]

Električno polje u sebi sadržava energiju. Gustoća energije sadržane u električnom polju jest:

gdje je:

  • gustoća energije,
  • dielektrična konstanta vakuuma,
  • relativna dielektrična konstanta tvari u kojem djeluje električno polje,
  • električno polje (kvadrat električnog polja znači da se električno polje skalarno množi samo sa sobom, pa je on identički jednak kvadratu apsolutne vrijednosti električnog polja)'

Ukupna energija električnog polja sadržana u volumenu V je stoga:

gdje je U energija električnog polja, a dV element volumena.

Izvori[uredi VE | uredi]

  1. električno polje, [1] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.

Vidi još[uredi VE | uredi]