Câmp electric
În fizică, prin câmp electric se înțelege câmpul fizic care înconjoară o particulă încărcată electric și care exercită forță asupra oricărei alte particule încărcate cu sarcină electrică aflată în spațiul în care câmpul electric se manifestă.
Unitatea de măsură a câmpului electric este V/m (volt pe metru). Această unitate este echivalentă cu N/C (newton pe coulomb). Matematic, câmpul electric este un câmp vectorial având asociat în fiecare punct din spațiu un vector euclidian.
Conceptul de câmp electric a fost introdus de Michael Faraday și preluat de Maxwell care a formulat cantitativ acest concept.
Este un câmp vectorial cu circulație conservativă.
Exemple
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c0/EfieldTwoOppositePointCharges.svg/300px-EfieldTwoOppositePointCharges.svg.png)
Un exemplu elementar este câmpul electric produs de o sarcină punctiformă. Intensitatea acestui câmp electric este direct proporțională cu mărimea sarcinii care generează câmpul și descrește invers proporțional cu pătratul distanței de la aceasta, similar câmpului gravitațional al unei mase.
Un alt exemplu de câmp electric este spațiul dintre două plăci metalice paralele (care formează un condensator electric) între care se aplică o tensiune. Dacă plăcile metalice au o întindere infinită (în două dimensiuni), atunci câmpul electric dintre ele este uniform, are valoarea numerică egală cu U/d (U: tensiunea aplicată; d: distanța dintre plăci), orientarea perpendiculară pe plăci și sensul de la placa pozitivă la cea negativă. Un mic corp încărcat electric pozitiv plasat între cele două plăci va fi supus unei forțe electrice orientate spre placa negativă.
Câmpul electric are proprietatea de a acționa asupra corpurilor electrizate, de exemplu în conductoarele metalice acționează asupra purtătorilor de sarcină, electronii mobili.
Câmpul electric produs de o sarcină punctiformă
Câmpul electric este caracterizat cantitativ prin mărimea intensitate a câmpului definită ca raportul dintre forța electrică coulombiană la care este supusă o particulă încărcată electric și sarcina acestei particule:
unde
- este forța electrică,
- este mărimea sarcinii test
Câmpul creat de o sarcină punctiformă aflată în repaus este dat de legea lui Coulomb:
unde
- este sarcina care creează câmpul electric
- este distanța de la sarcina Q la punctul unde se calculează câmpul electric,
- este versorul orientat de la sarcina Q spre punctul unde se calculează câmpul electric,
- este permitivitatea vidului.
Legea lui Coulomb este un caz particular al legii lui Gauss, care este și una din ecuațiile lui Maxwell.
Câmpul electrostatic este un câmp cu circulație conservativă, circulația sa (exprimată ca integrală curbilinie) este nulă pe o curbă închisă[1].
Energia câmpului electric
Energia înmagazinată în câmpul electric într-un volum V este:
Sarcini electrice mobile în câmp electric
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/3/3f/Lucrul_mecanic_al_sarcinii_electrice.png/150px-Lucrul_mecanic_al_sarcinii_electrice.png)
Se consideră câmpul electric generat de sarcina Q, în care se deplasează sarcina sondă . Lucrul mecanic efectuat de forța electrostatică ce acționează asupra sarcinii sondă este:
unde
- vectorul de poziție al sarcinii , considerate punctuale;
- vectorul deplasare al sarcinii;
- permitivitatea mediului.
Se obține:
Cu notația:
formula anterioară evidențiază diferența de potențial electric intre două puncte diferite situate în câmp electric:
unde
- U = diferența de potențial dintre punctele A și B;
- r = distanța de la sarcina Q până la punctul considerat.
Punctele cu același potențial constituie o suprafață echipotențială.
Bibliografie
- V. Novacu Electrodinamica Editura didactică și pedagogică-București 1966
- Vasile Tutovan, Electricitate și magnetism, vol I, Editura Tehnică, 1984
Legături externe
![]() | Portal Fizică |
- ro (video) Cursul MIT de electricitate și magnetism, Câmpul electric (subtitrare în limba română)
- Fizica cl VIII
|
- ^ Tutovan, p. 28-30