Elektriske ladninger og feltlinier
Feltlinier mellem hhv. to ens ladninger og to ladninger med modsat fortegn
Elektriske ladninger og feltlinier
Licens: CC BY SA 3.0

Et elektrisk felt er et felt, som øver en kraft på en elektrisk ladning, der er til stede i feltet. Denne kraft er fundamental, for at atomer kan eksistere, og for at molekyler kan holde sammen. Elektriske kræfter holder sammen på alle makroskopiske fysiske strukturer, inklusive os selv.

Kilder til elektriske felter

Et elektrisk felt kan enten skyldes tilstedeværelsen af elektriske ladninger eller induktion som følge af en tidslig variation af et magnetfelt.

Elektriske ladninger

Elektrisk ladning er en egenskab ved mange elementarpartikler. De bedst kendte er elektroner og protoner, der sammen med de elektrisk neutrale neutroner udgør de partikler, atomer er opbygget af.

Elektronen har en ladning, man har valgt at kalde negativ, mens protonen har en ladning af samme størrelse, men med modsat fortegn, altså en såkaldt positiv elektrisk ladning. Ladningens størrelse kaldes elementarladningen, som er den mindste ladningsenhed, en stabil partikel kan have.

To elektriske ladninger med modsat fortegn tiltrækker hinanden, mens to ens ladninger vil frastøde hinanden. Disse kræfter formidles af det elektriske felt mellem dem, ligesom tyngdekraften formidles af et tyngdefelt.

Coulombs lov

Kraften mellem to ladninger blev beskrevet af den franske ingeniørofficer og fysiker Charles-Augustin de Coulomb, der formulerede Coulombs lov. Den siger, at kraften F mellem to ladninger, q1 og q2 med afstand r, kan skrives som \(F=\frac{q_{1}\cdot q_{2}}{r^{2}}\). Her måles den elektriske ladning i enheden Coulomb og afstanden i meter. Kraften er rettet langs den linje, der forbinder de to ladninger. Et elektrisk felt visualiseres ofte med feltlinier, hvis tæthed viser størrelsen af feltet.

Figuren, der ledsager denne artikel, viser dels feltlinjerne mellem to ladninger af samme fortegn, dels feltlinjerne mellem to ladninger af modsat fortegn. Man har valgt, at feltlinjer udgår fra positive ladninger og ender på negative.

Enhed for elektrisk felt

Et elektrisk felt måles i SI-systemet i volt/meter, hvilket er det samme som newton/coulomb. To elektriske ledere med en afstand på 1 meter og med en spændingsforskel på 1 volt vil således have et elektrisk felt af størrelsen E=1 V/m mellem sig. Var afstanden 1 cm ville feltet være E=100 V/m. Kraften F på en partikel med ladning q, der befinder sig i et elektrisk felt af størrelse E, er \(q\cdot E\).

Elektrostatiske felter

Elektriske felter opleves i dagligdagen oftest som elektrostatiske felter, dvs. felter, der ikke varierer tidsligt. Disse opstår fx, når man går over et gulvtæppe, tager tøj af syntetisk stof på eller af, eller reder tørt hår med en kam af kunststof. Det kan vise sig ved, at håret stritter, eller at man får et elektrisk stød, når man rører ved en elektrisk ledende ting, fx en vandhane eller en bildør.

Elektrostatiske felter opstår også, når fx kolde og varme luftmasser bevæger sig op ad hinanden i atmosfæren. Herved kan der opbygges meget store elektriske felter, der kan give anledning til lyn. Dette kræver meget store feltstyrker, op til flere millioner volt/meter.

Induktion

Elektriske felter kan som nævnt også opstå som følge af induktion, uden at der er elektrisk ladning tilstede. Dette er beskrevet af Faradays induktionslov. Dette er helt centralt for funktionen af mange af de elektriske apparater, vi omgiver os med og er afhængige af i dagligdagen – generatorer, transformatorer, induktionskogeplader og meget mere.

Desuden optræder inducerede elektriske felter i elektromagnetisk stråling, fx lys, hvor magnetiske og elektriske felter inducerer hinanden uden tilstedeværelse af elektrisk ledende materiale eller elektriske ladninger.

Læs mere i Lex

Kommentarer

Kommentarer til artiklen bliver synlige for alle. Undlad at skrive følsomme oplysninger, for eksempel sundhedsoplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer, når de kan.

Du skal være logget ind for at kommentere.

eller registrer dig