Kampo (elektro)

El Vikipedio

En fiziko, elektra kampoE-kampo estas efiko produktita de elektra ŝargo per forto sur alia ŝargita objekto najbara. La unito de la elektrta kampo estas Neŭtono/kulombo aŭ ekvivalente volto/metro. Elektraj kampoj komponiĝas el fotonoj kaj entenas elektran energion kun energia denseco proporcia al la kvadrato de la kampa intenso. Je statika kazo, la elektra kampo komponiĝas el virtualaj fontonoj interŝanĝataj de la elektre ŝargitaj partikloj kreantaj la kampon. Je dinamika kazo, la elektra kampo kuniĝas de magneta kampo, fluo de energio, kaj de realaj fotonoj.

Enhavo

[redaktu] Difino kaj Derivado

La matematika difino de la elektra kampo disvolviĝas tiel: Leĝo de Kulombo donas la forto inter du punktaj ŝargoj (infinitezime malgrandaj ŝargitaj objektoj) keil

\mathbf{F} = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0}\frac{q_1 q_2}{r^2}\mathbf{\hat r}

kie

  • ε0 (prononcita epsilon-nulo) estas fizika konstanto, la permitivo de sena spaco;
  • q1 kaj q2 estas elektraj ŝargoj de la objektoj;
  • r eestas la grando de la disiĝa vektoro inter la objektoj;
  • \hat r estas la unita vektoro de la direkto de unu ŝargo al la alia.

En la SI sistemo de unitoj, forto doniĝas en neŭtonoj, ŝargo en kulomboj, kaj distanco en metroj. Tiel ε0 havas unitoj de C²/Nm².

Tio ĉi pri forto estis konstato. Supozu ke unu el la ŝargoj estas fiksita, kaj la alia estas movebla "testa" ŝargo. Notu ke laŭ tiu ĉi ekvacio, la forto sur la testa objekto estas proporcia al ties ŝargo. La elektra kamp difiniĝas kiel la proporcia konstanto inter ŝargo kaj forto:

\mathbf{F} = q\mathbf{E}
\mathbf{E} = \frac{1}{4 \pi \epsilon_0}\frac{Q}{r^2}\mathbf{\hat r} (1)

Tamen notu ke tiu ĉi ekvacio validas nur en la kazo de elektrostatiko, tio estas kiam nenio movas. La pli ĝenerala kazo de movaj ŝargoj kaŭzas ke tiu ĉi ekvacio fariĝi la ekvacio de Lorentzo.

La supra alinio povas esti ruza per la sugesto ke ĝi povus referi al elektrodinamiko pro referado al "movebla testa" ŝargo; tamen, estas grave memori la malsameco inter "movebla" kaj "movanta". "Movebla" ŝargo signifas ke la ŝargo moviĝas kaj tiam restas senmova dum mezurado de la forto.

En la kazo de elektrostatiko, kie la rapido de ambaŭ partikloj estas nulo, la supera ekvacio validas.

[redaktu] Ecoj

Laŭ ekvacio (1) supren, elektra kampo estas dependa de loko. La elektra kampo de sola ŝargo forfalas laŭ la kvadrato de la distanco for de tiu ŝargo.

Elektraj kampoj sekvas laŭ la superpozicia principo. Se pli ol unu ŝargo ĉeestas, la tuta elektra kampo ĉe ajna punkto egalas la vektoran sumon de la respektivaj elektraj kampoj kiuj ĉiu aparta ŝargita objekto kreas sen la aliaj.

E_{tut} = E_1 + E_2 + E_3 \ldots \,\!

Se tiu ĉi principo etendiĝas al infinita nombro de infintezime malgrandaj eroj de ŝargo, la sekva ekvacio rezultas

\mathbf{E} = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \int\frac{\rho}{r^2} \mathbf{\hat r}\,d^{3}\mathbf{r}

kie ρ estas ŝarga denso, aŭ la kvanto de ŝargo en unita volumeno.

La elektra kampo egalas al la negativo de la gradiento de la elektra potencialo. Se kelkaj space distribuitaj ŝargoj generas tian elektran potencialon, ekz en solido, gradiento de elektra kampo povas difiniĝi.

[redaktu] Rilataj Ligoj


[redaktu] Vidu ankaŭ jenon: