Co je to elektrické pole?

Elektrické pole lze považovat za sféru vlivu elektricky nabitého objektu. Všechno, co má elektrický náboj, ovlivní a bude ovlivněno jinými nabitými těly. Jsou-li dva nabité objekty umístěny dostatečně blízko u sebe, každý z nich zažije měřitelnou sílu, která na něj působí. Pole je teoreticky nekonečně nekonečné, ale jeho velikost se zmenšuje se vzdáleností od zdroje podle inverzního čtvercového zákona. To znamená, že pokud je vzdálenost zdvojnásobena, je síla pole dělena čtyřmi a při trojnásobné vzdálenosti je síla dělena devíti atd.; pole se tak stává na velké vzdálenosti zanedbatelné.

Protože elektrický náboj může být kladný nebo záporný, elektrické pole je vektorové pole, což znamená, že má směr i velikost. Dva elektricky nabité objekty zažijí odpudivou sílu, pokud mají stejný typ náboje, a atraktivní sílu, pokud mají různé typy náboje. Síla, kterou nabitý předmět v elektrickém poli zažívá, lze vypočítat jako F = Eq, kde F je síla v Newtonech, E je elektrické pole ve voltech na metr (v / m) a q je náboj v Coulombech. Tato rovnice může být upravena tak, aby udávala sílu pole, E, ve voltech na metr: E = F / q. Tyto příklady se vztahují na malé, bodové objekty; pro složitější nebo více nabitá těla jsou výpočty komplikovanější.

Směr elektrického pole je definován jako směr, ve kterém by elektrická síla byla pociťována předmětem s kladným nábojem umístěným v poli. Pole by tedy směřovalo od kladného náboje k zápornému náboji, protože přitahují stejné náboje a na rozdíl od nábojů. V případě dvou těl se stejným typem náboje by každý zažil sílu - vypočítatelnou rovnicí F = Eq - směrovanou od druhého objektu. Naopak, u dvou opačně nabitých těl by každá zažila sílu namířenou proti druhému objektu.

Čára elektrického pole může být nakreslena šipkou směřující od kladného náboje a směřující k zápornému náboji. Takto by byl pozitivně nabitý objekt zobrazen polními čarami směřujícími od něj ve všech směrech a negativně nabitým objektem s polními čarami, které se na něm sbíhají. Jedná se však pouze o konvenci a neznamená to, že v určitém směru existuje něco fyzického.

Koncept elektrického pole, jak je popsáno výše, je součástí „klasické“ fyziky. Klasický popis funguje dobře pro každodenní aplikace, ale nevysvětluje, co se ve skutečnosti děje, když se nabité objekty přitahují nebo odpuzují. Větev kvantové teorie známá jako kvantová elektrodynamika (QED), se snaží udělat to z hlediska výměny fotonů, nosičů elektromagnetické síly.