Was ist ein elektrostatisches Feld?
Ein elektrostatisches Feld ist ein unsichtbares Feld, das elektrisch geladene Partikel umgibt. Dieses Feld kann sich um zwei Objekte in der gleichen Umgebung mit unterschiedlichen elektrischen Ladungen oder um ein einzelnes Objekt bilden, das in Bezug auf seine Umgebung elektrisch geladen ist. Einmal gebildet, kann das elektrostatische Feld eine Kraft auf andere elektrisch geladene Objekte in der Umgebung ausüben.
Das elektrostatische Feld ist ein Vektorfeld, das als die Kraft pro Ladungseinheit definiert ist, die eine stationäre Punktladung an einem bestimmten Punkt im Feld antreffen würde. Das elektrostatische Feld wird in mathematischen Gleichungen als Großbuchstabe "E" dargestellt. Zusätzlich wird das elektrostatische Feld unter Verwendung der Einheit Newton pro Coulomb des Internationalen Einheitensystems (SI) gemessen.
Die Richtung eines elektrostatischen Feldes entspricht der Richtung der Kraft, die es auf eine positive Punktladung ausübt. Eine stationäre positive Ladung weist ein elektrostatisches Feld auf, das von der Ladung radial nach außen zeigt. Andererseits weist eine negative Ladung ein elektrostatisches Feld auf, das radial in Richtung der Ladung zeigt.
Befinden sich zwei entgegengesetzt geladene Objekte in der gleichen Nähe, beginnen die Linien mit positiven Ladungen und enden mit negativen Ladungen. Die Richtung der Linien an einem beliebigen Punkt zwischen den beiden Objekten gibt an, in welche Richtung die Kraft wirken wird. Wenn eine Ladung positiv ist, erfährt sie eine Kraft in der gleichen Richtung wie das Feld. Andererseits erfährt eine negative Ladung innerhalb eines elektrostatischen Feldes eine Kraft in der dem Feld entgegengesetzten Richtung.
Das Konzept eines elektrostatischen Feldes beinhaltet viele Eigenschaften, die der Schwerkraft ähnlich sind. Eine Punktladung innerhalb eines gleichmäßigen elektrischen Feldes wirkt ähnlich wie ein Objekt, auf das die Schwerkraft einwirkt. Die Verwendung von Projektilbewegungs- und Kinematikgleichungen gilt somit auch für eine Punktladung innerhalb eines gleichmäßigen elektrostatischen Feldes.
Das Gaußsche Gesetz ist eine Methode zur Berechnung elektrostatischer c-Felder. Wenn Sie eine feste leitende Kugel mit einer Nettoladung von Q haben, können Sie im Wesentlichen annehmen, dass die überschüssige Ladung auf der Außenseite der Kugel liegt. Das Gesetz von Gauß besagt daher, dass das elektrostatische Feld innerhalb der Kugel Null ist und das elektrostatische Feld außerhalb der Kugel dieselbe Punktladung mit einer Nettoladung von Q ist. Diese Annahme erleichtert die Berechnung der Vektorkomponenten eines elektrostatischen Feldes erheblich.