2. Det elektriska fältet - mattliden.fi

2. Det elektriska fältet
Växelverkan mellan laddningar förklaras med en fältmodell; kring varje laddning finns
ett elektriskt fält. Andra laddningar känner av detta fält och påverkas av det.
2.1 Elektrisk fältstyrka
Fältet kan undersökas genom att granska hur starkt
och i vilken riktning en testladdning q påverkas. Fältets
styrka beskrivs av den elektriska fältstyrkan E, vilken
definieras som förhållandet mellan kraftverkan på
laddningen och laddningens storlek:
(7)
Elektriska fältstyrkans enhet är N/C.
Fältstyrkan har alltid samma riktning som kraftverkan
på en positiv testladdning i fältet, se bilderna. Den
första bilden beskriver kraftverkan, den andra visar hur
fältstyrkan är riktad.
2.2 Punktladdningens elfält
Alla laddade föremål skapar alltså ett elfält kring sig.
Fältstyrkan för elfältet kring en punktformad laddning
(punktladdning) fås direkt med hjälp av Coulombs
lag ­ vi undersöker förhållandet mellan kraftverkan
på testladdningen och laddningens storlek:
(8)
Vi inser att fältstyrkan varierar med avståndet r
från laddningen, och att fältet är överallt kring
den.
Q
L3
q
1

Ex. 5
Ex. 6
Beräkna den elektriska fältstyrkan vid
testladdningens position.
Beräkna den elektriska fältstyrkan i punkt A.
2

2.3 Fältlinjer
För att beskriva fältet styrka och riktning i olika
punkter kring en laddning används fältlinjer. Linjerna
visar hur starkt och åt vilket håll en positiv laddning
påverkas. Ju tätare linjerna är, desto starkare är
fältet. Fältets riktning i en punkt anges av tangenten
till fältlinjen i denna punkt.
Fältet kring punktformiga laddningar blir svagare på
större avstånd. Existensen av andra laddningar
påverkar fältets utseende, vilket ses i bilden bredvid.
Elfält utgår alltid från positiva laddningar och går in i
negativa laddningar!
Elfältet som uppstår av flera laddningar kan ritas upp
genom att beräkna fältstyrkan som uppstår. Fältstyrkan
i en punkt är vektorsumman av fältstyrkorna
för de olika laddningarna i denna punkt:
Ett homogent elfält kännetecknas av att den
elektriska fältstyrkan är lika stor och riktad åt samma
håll i varje punkt. Alla fältlinjer är då parallella och
ligger lika tätt.
Regler för ritande av fältet:
1. Antalet linjer som utfår eller infaller i en laddning är proportionellt mot laddninges
storlek. Om 4 linjer utgår från laddningen Q1= +1 C, skall 8 linjer gå in i laddningen
Q2 = ­2 C.
2. "Extra" fältlinjer startar från eller slutar i oändligheten. De fyra extra linjerna i 1.
kommer alltså "utanför" bilden till laddningen Q2.
3. Fältlinjer korsar aldrig varandra. De anger riktningen för fältstyrkan, och den kan
endast ha ett värde.
L3
3

2.4 Kraftverkan på en laddning i ett elfält
Den elektriska fältstyrkan E definieras alltså med hjälp
av en testladdning och kraftverkan på den.
Om vi känner till fältstyrkan E och laddningen q, så kan
vi ange hur stor kraft som påverkar laddningen q:
(9)
Praktiska tillämpningar: Jonmotorer, CRT­skärmar, partikelacceleratorer...
L3
4

Ex. 7
Beräkna kraftverkan på elektronen.
Läs sid. 87­92,
Lös uppgifter 2­24, 2­28, 2­31, 2­35, 2­36, 2­41
5

Bilagor
Elektricitet temporär.notebook
Batteriets belastning Fy 6.cmbl
004_MILLIKANOIL.MOV