Sähkökentän voimakkuus

Koska sähkövaraukselliset kappaleet vuorovaikuttavat koskematta toisiinsa, sähköistä vuorovaikutusta kutsutaan etävuorovaikutukseksi. Sitä voidaan kuvata sähkökentän avulla, joka on vastaava käsite kuin Resonanssi 5 -oppikirjassa käsitelty gravitaatiokenttä. Kenttämallin mukaan varaus [[$Q_1$]] luo ympärilleen sähkökentän. Varauksen 1 kenttään tuotu toinen varaus [[$Q_2$]] vuorovaikuttaa kentän kanssa, jolloin siihen kohdistuu sähköinen voima. Varausten välistä voimaa kuvaava Coulombin laki voidaan kirjoittaa muotoon

[[$\qquad F=k\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}=Q_2\cdot k\dfrac{Q_1}{r^2}$]].

Tässä on tuodun varauksen suuruus ([[$Q_2$]]) kerrottuna kokonaisuudella [[$k\frac{Q_1}{r^2},$]] jonka suuruus riippuu alkuperäisestä varauksesta ([[$Q_1$]]) ja paikasta ([[$r$]]), johon [[$Q_2$]] tuotiin. Tätä kokonaisuutta kutsutaan sähkökentän voimakkuudeksi [[$E$]] pisteessä, jossa varaus [[$Q_2$]] sijaitsee.

Ajatus on yleistettävissä monimutkaisempiin tilanteisiin: sähkövaraukseen [[$Q$]] kohdistuvan voiman suuruus on varauksen suuruus kerrottuna sähkökentän voimakkuudella. Toisaalta sähkökenttä voidaan määritellä varattuun hiukkaseen kohdistuvana voimana varausyksikköä kohden.

Sähkökentän voimakkuus

Sähkökentän voimakkuus ([[$E$]]) tietyssä paikassa on sähköisesti varattuun ([[$Q$]]) hiukkaseen kohdistuva sähköinen voima ([[$F$]]) varausyksikköä kohden.

[[$ \qquad \overline{E}=\dfrac{\overline{F}}{Q}$]]

Sähkökentän voimakkuus on vektorisuure, jonka suunta on sama kuin positiiviseen sähkövaraukseen kohdistuvalla voimalla. Sähkökentän voimakkuuden yksikkö on newton per coulombi, N/C, joka on yhtä suuri kuin voltti per metri, V/m.

Alla olevassa simulaatiossa voit tarkastella sähkökentän voimakkuusvektoria kolmen erilaisen sähkökentän eri kohdissa.