Sähkökenttä

• Sähkökenttä on teoreettinen käsite, jolla havainnollistetaan sähköistä vuorovaikutusta.
• Varausten ympärillä on sähkökenttä, joka vaikuttaa muihin varauksiin.
• Sähkökenttää havainnollistetaan piirtämällä kenttäviivojen avulla.
• Sähkökenttä on vektorisuure, jonka symboli on E ja yksikkö on N/C (newton/coulombi).
• Sähkenttä saadaan jakamalla varaukseen kohdistuva voima F kentässä olevan varauksen suuruudella q.

​[[$$ \bar{E} = \frac {\bar{F}} {q} $$]]​

• Pistemäiselle varaukselle kentän voimakkuus saadaan Coulombin laista: 

[[$$ E = \frac{F}{q} = k \frac {Q q}{q r^2} = k \frac {Q}{r^2} $$]]​
Kenttäviivat

• Kenttäviivojen nuolet osoittavat positiiviseen varaukseen kohdistuvat voiman suuntaan.

• Kenttäviivojen tiheys osoittaa kentän voimakkuutta. Mitä tiheämmässä nuolet ovat sitä voimakkaampi kenttä on.

Sähköinen influenssi

• Sähkökenttä vaikuttaa aineeseessa oleviin varauksiin. Tätä kutsutaan sähköiseksi influensseksi.
• Johdekappaleessa sähköiset varaukset liikkuvat sähkökentän suuntaisesti vastakkaisille reunoille.
• Tämä aiheuttaa johteen sisäisen sähkökentän, joka kumoaa täysin ulkoisen sähkökentän. Johteen sisällä sähkökentän suuruus on nolla.

KUVA1 : Varaukset ovat johteessa tasaisesti jakautuneet.
KUVA2: Kytketään ulkoinen sähkenttä päälle.
KUVA3: Ulkoisen sähkökentän vaikutuksesta varaukset siirtyvät kappaleen reunoille ja luovat sisäisen sähkökentän.

KUVA4: Ulkoinen ja sisäinen sähkökenttä kumoavat toisensa, siten että johteen sisällä sähkökenttä on nolla.

• Eristeessä varaukset eivät pääse vapaasti liikkumaan.
• Eristeessä dipoliset molekyylit kääntyvät kentän suuntaiseksi luoden sähkökentän, joka osittain kumoaa ulkoisen sähkökentän.
• Vaikkei aineessa olisikaan dipolisia molekyylejä, sähkenttä saa molekyylit dipolisoitumaan.

Tehtäviä

• Mistä sähkentät syntyvät?
• Miten sähkenttä vaikuttaa eristeeseen ja miten johteeseen?
• Laske sähkentän suuruus pistevaraukselle etäisyydellä x varauksesta.
• Piirrä pistevarauksen sähkenttä.
• Piirrä kahden pistevarauksen luoma sähkökenttä.
• Laske sähkökentän aiheuttama voima ja kiihtyvyys elektronille.