Kaj je električno polje?

Električno polje lahko obravnavamo kot vplivno sfero električno nabitega predmeta. Vse, kar ima električni naboj, bo vplivalo in vplivalo na druga nabita telesa. Če sta dva nabita predmeta nameščena dovolj blizu drug drugemu, bo vsak doživel merljivo silo, ki deluje nanj. Polje je teoretično neskončno po obsegu, vendar se njegova velikost zmanjšuje z oddaljenostjo od vira po zakonu inverznega kvadrata. To pomeni, da če se razdalja podvoji, se jakost polja deli s štirimi, pri trikratni razdalji pa se moč deli z devetimi itd.; polje torej na velikih razdaljah postane zanemarljivo.

Ker je električni naboj lahko pozitiven ali negativen, je električno polje vektorsko polje, kar pomeni, da ima tako smer kot velikost. Dva električno nabita predmeta bosta doživela odbojno silo, če imata enak naboj, in privlačno silo, če imata različne vrste naboja. Silo, ki jo doživi nabit predmet v električnem polju, lahko izračunamo kot F = Eq, kjer je F sila v newtonih, E električno polje v voltih na meter (v/m) in q naboj v kulonih. To enačbo je mogoče preurediti tako, da dobimo moč polja E v voltih na meter: E = F/q. Ti primeri veljajo za majhne, ​​točkaste predmete; za bolj zapletena ali večkrat nabita telesa so izračuni bolj zapleteni.

Smer električnega polja je opredeljena kot smer, v kateri bi električno silo občutil predmet s pozitivnim nabojem v polju. Tako bi polje kazalo stran od pozitivnega naboja proti negativnemu, saj se podobni naboji odbijajo, različni pa se privlačijo. V primeru dveh teles z enako vrsto naboja bi vsako doživelo silo, ki jo je mogoče izračunati z enačbo F = Eq, usmerjeno stran od drugega predmeta. Nasprotno pa bi pri dveh nasprotno nabitih telesih vsako doživelo silo, usmerjeno proti drugemu objektu.

Črto električnega polja lahko narišemo s puščico, ki kaže stran od pozitivnega naboja in kaže proti negativnemu. Tako bi bil pozitivno nabit predmet upodobljen z poljskimi linijami, obrnjenimi stran od njega v vse smeri, in negativno nabit predmet z poljskimi linijami, ki se konvergirajo nanj. Vendar je to le konvencija in ne pomeni, da obstaja kaj fizičnega, ki kaže v določeno smer.

Koncept električnega polja, kot je opisan zgoraj, je del “klasične” fizike. Klasični opis dobro deluje za vsakodnevne aplikacije, vendar ne pojasnjuje, kaj se dejansko dogaja, ko se nabiti predmeti privlačijo ali odbijajo drug drugega. Veja kvantne teorije, znana kot kvantna elektrodinamika (QED), poskuša to narediti v smislu izmenjave fotonov, nosilcev elektromagnetne sile.