Elektrik Alanı Nedir?

Bir elektrik alanı, elektrik yüklü bir cismin etki alanı olarak kabul edilebilir. Elektrik yükü olan herhangi bir şey, diğer yüklü gövdeleri etkiler ve bunlardan etkilenir. İki yüklü nesne birbirine yeterince yakın yerleştirilirse, her biri üzerinde etkili olan ölçülebilir bir kuvvete maruz kalır. Alan teorik olarak sınırsızdır, ancak ters kare yasasına göre kaynağından uzaklaştıkça büyüklüğü azalır. Bu, mesafe iki katına çıkarsa, alanın kuvveti dörde bölündüğü ve mesafenin üç katında, kuvveti dokuz'a vb. Böldüğü anlamına gelir; bu nedenle alan çok uzaklarda ihmal edilebilir hale gelir.

Bir elektrik yükü pozitif veya negatif olabileceğinden, elektrik alanı bir vektör alanıdır, bu da büyüklüğü kadar bir yöne sahip olduğu anlamına gelir. Elektriksel olarak yüklenen iki nesne, aynı yüke sahip olmaları durumunda itici bir kuvvete ve farklı yüklere sahipse çekici bir kuvvete maruz kalacaklardır. Bir elektrik alanında yüklü bir cisim tarafından deneyimlenen kuvvet, F = Eq olarak hesaplanabilir, burada F, Newton'daki kuvvet, E, metre cinsinden volt cinsinden elektrik alanıdır (v / m) ve q, Coulomb'lardaki yüktür. Bu denklem, E alanını kuvvet olarak metre başına volt olarak verecek şekilde yeniden düzenlenebilir: E = F / q. Bu örnekler küçük, nokta benzeri nesneler için geçerlidir; daha karmaşık veya çoklu yüklü cisimler için hesaplamalar daha karmaşıktır.

Bir elektrik alanının yönü, elektrik kuvvetinin alana yerleştirilmiş bir pozitif yük ile bir nesne tarafından hissedileceği yön olarak tanımlanmaktadır. Böylece, alan pozitif bir ücretten ve negatif bir ücretten uzağa işaret edecektir, çünkü benzer ücretler iticidir ve ücretlerin aksine. Aynı yüke sahip iki cisim durumunda, her biri, F = Eq denklemi ile hesaplanabilen, diğer nesneden uzağa yönlendirilen bir kuvvete maruz kalacaktır. Buna karşılık, karşılıklı olarak iki yüklü cisim için, her biri diğer nesneye yönelik bir kuvvete maruz kalacaktı.

Bir elektrik alan çizgisi, bir pozitif yükten uzağa işaret eden ve negatif bir yüke dönük bir ok ile çizilebilir. Bu nedenle, pozitif yüklü bir nesne alan çizgileri her yönden uzağa işaret edecek şekilde ve alan çizgileri üzerinde yakınsak olan negatif yüklü bir nesne ile tasvir edilecektir. Bununla birlikte, bu sadece bir kongredir ve belirli bir yöne dönük herhangi bir fiziksel işaret olduğunu göstermez.

Yukarıda açıklandığı gibi bir elektrik alan kavramı “klasik” fiziğin bir parçasıdır. Klasik tarif, günlük uygulamalar için iyi sonuç verir, ancak yüklü nesneler birbirlerini çekerken veya iterken gerçekte neler olduğunu açıklamaz. Kuantum elektrodinamiği (QED) olarak bilinen bir kuantum teorisi dalı, bunu elektromanyetik kuvvetin taşıyıcıları olan fotonların değişimi olarak yapmaya çalışır.