Fagstoff

Elektrisk feltstyrke

Publisert: 24.06.2010
  • Innbygg
  • Enkel visning
  • Lytt til tekst
  • Skriv ut

Rundt elektriske ladninger har vi alltid elektriske felt. Dette er illustrert i figuren til høyre. Den elektriske feltstyrken E i et punkt er definert som forholdet mellom kraften F og ladningen q.

$$E = \frac{F}{q}$$

 

Måleenhetene for elektrisk felt er $1 \frac{N}{C} = 1 \frac{C}{N \cdot m / V} = 1 \frac{V}{m}$

Retningen på kraften avhenger av om q er positiv eller negativ.Hvis vi bruker Coulombs lov for kraften ser vi at det elektriske feltet er gitt som

$$E=k_c \cdot \frac{Q}{r^2}$$

Eksempel: Elektrisk feltstyrke

Et elektron i et elektrisk felt blir påvirket av en elektrisk kraft på  1,0 · 10-15 N. Bestem størrelse og retning til den elektriske feltstyrken.
Svar: Vi bruker likningen E=F/q. Ladningen til et elektron er 1,602 · 10-19 C.

$$E = \frac{F}{q} = \frac{1,0 \cdot 10^{-15}\mathrm{ N}}{1,602 \cdot 10^{-19}\mathrm{ C}} = 6,2 \cdot 10^3 \frac{\mathrm{V}}{\mathrm{m}}$$
Den elektriske feltstyrken er på 6,2 kV/m. Fordi elektronet er negativt ladd vil den elektriske kraften og den elektriske feltstyrken ha motsatt retning.

I et elektrisk felt har ethvert punkt et bestemt elektrisk potensial – ofte bare kalt potensialet. Forbinder vi punktene med samme potensial får vi ekvipotensialflater. Potensialet i et punkt er lik spenningen mellom punktet og et valgt nullnivå – dvs. vanligvis jord. Den potensielle elektriske energi er per definisjon

$$E_p = q \cdot U$$

 

Eksempel: Metallkule med ladning

En metallkule har ladning 5,6 · 10-8 C. Finn det elektriske feltet 7 cm fra sentrum av kula.

Fra kombinasjonen av feltstyrke og Coulombs lov over får vi:

$$E = k_c \cdot \frac{Q}{r^2} = 9 \cdot 10^9 \mathrm{Nm}^2/\mathrm{C}^2 \cdot \frac{5,6 \cdot10^{-8}\mathrm{ C}}{(0,07\mathrm{ m})^2}$$
$$ = 1\cdot 10^5 \mathrm{ V/m eller (N/C)}$$