ความหมาย

The electric field is defined as the force per unit charge that would be experienced by a stationary point charge at a given location in the field [ 1 ] : สนามไฟฟ้ามีการกำหนดเป็นแรงต่อค่าใช้จ่ายของหน่วยงานที่มีประสบการณ์โดยจะเขียน ค่าใช้จ่ายจุด ในตำแหน่งที่ได้รับในเขต [1] :

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

where ที่

F is the electric force experienced by the particle F คือไฟฟ้า กำลัง มีประสบการณ์โดยอนุภาค
q is its charge q เป็นของ ค่าใช้จ่าย
E is the electric field wherein the particle is located E คือสนามไฟฟ้าที่นั้นอนุภาคตั้งอยู่

Taken literally, this equation only defines the electric field at the places where there are stationary charges present to experience it. ถ่ายอักษร, สมการนี้จะกำหนดเฉพาะสนามไฟฟ้าในสถานที่ซึ่งมีค่าใช้จ่ายอุปกรณ์เครื่องเขียนนำเสนอประสบการณ์มัน Furthermore, the force exerted by another charge q will alter the source distribution, which means the electric field in the presence of q differs from itself in the absence of q . นอกจาก q ค่าใช้จ่ายอื่นกำลังกระทำโดยจะปรับเปลี่ยนการกระจายแหล่งที่มาซึ่งหมายความว่าสนามไฟฟ้าในการตอบแตกต่างจากการแสดงตนของตัวเองในการตอบปัญหาการขาด However, the electric field of a given source distribution remains defined in the absence of any charges with which to interact. แต่สนามไฟฟ้าของการกระจายแหล่งที่กำหนดจะยังคงกำหนดในกรณีที่ไม่มีค่าใช้จ่ายใด ๆ ด้วยซึ่งในการโต้ตอบ This is achieved by measuring the force exerted on successively smaller test charges placed in the vicinity of the source distribution. นี่คือความโดยการวัดขนาดเล็กลงอย่างต่อเนื่องกำลังกระทำกับ ค่าใช้จ่ายการทดสอบ การกระจายอยู่ในบริเวณใกล้เคียงแหล่งที่มาของ By this process, the electric field created by a given source distribution is defined as the limit as the test charge approaches zero of the force per unit charge exerted thereupon. โดยขั้นตอนนี้สนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยการกระจายแหล่งที่มาให้หมายถึงขีด จำกัด เป็นค่าใช้จ่ายการทดสอบวิธีการเป็นศูนย์ของหน่วยแรงต่อค่าใช้จ่ายกระทำข้อคิดเห็น

\ mathbf lim_ {E} \ = {q \ to 0} \ frac {\ mathbf {F}} {q}

This allows the electric field to be dependent on the source distribution alone. นี้จะช่วยให้สนามไฟฟ้าที่จะขึ้นอยู่กับการกระจายแหล่งที่มาคนเดียว

As is clear from the definition, the direction of the electric field is the same as the direction of the force it would exert on a positively-charged particle, and opposite the direction of the force on a negatively-charged particle. ในฐานะเป็นที่ชัดเจนจากคำนิยาม, ทิศทางของสนามไฟฟ้าเป็นเช่นเดียวกับทิศทางของแรงมันจะออกแรงในอนุภาคบวกค่าบริการและตรงข้ามกับทิศทางของแรงบนอนุภาคลบชาร์จ Since like charges repel and opposites attract (as quantified below), the electric field tends to point away from positive charges and towards negative charges. เนื่องจากค่าใช้จ่ายเช่นขับไล่และตรงกันข้ามดึงดูด (quantified ด้านล่าง), สนามไฟฟ้ามีแนวโน้มที่จะชี้ออกไปจากค่าใช้จ่ายในเชิงบวกและเชิงลบต่อค่าใช้จ่าย

Based on Coulomb's Law for interacting point charges, the contribution to the E-field at a point in space due to a single, discrete charge located at another point in space is given by the following [ 1 ] : ตาม กฏหมายของ Coulomb ค่าใช้จ่ายสำหรับการโต้ตอบจุด, มีส่วนร่วมกับ E - สนามที่จุดในพื้นที่เดียวเนื่องจากค่าที่ไม่ต่อเนื่องอยู่ที่จุดในพื้นที่อื่นจะได้รับความต่อไปนี้ [1] :

\ mathbf {E} = {1 \ มากกว่า 4 ปี่ \ \ varepsilon_0} {q \ r มากกว่า ^ 2} \ mathbf {\ หมวก {r}} \

where ที่

q is the charge of the particle creating the electric force, q เป็นแรงประจุไฟฟ้าของอนุภาคการสร้าง
r is the distance from the particle with charge q to the E-field evaluation point, r เป็นจุดระยะการประเมินผลจากการที่มีอนุภาคประจุ q E - เขตข้อมูลไปยัง
mathbf \ {\ หมวก {r}} is the unit vector pointing from the particle with charge q to the E-field evaluation point, เป็น เวกเตอร์หนึ่งหน่วย ที่ชี้จากจุดอนุภาคค่าใช้จ่ายกับ q ไปประเมินเขต E,
ε 0 is the electric constant . ε 0 เป็น ไฟฟ้าคง .

The total E-field due to a quantity of point charges, n q , is simply the superposition of the contribution of each individual point charge [ 2 ] : เขต E - ทั้งหมดเนื่องจากค่าปริมาณจุด, n q, เป็นเพียง superposition ค่าใช้จ่ายสมทบแต่ละจุดแต่ละจุดของ [2] :

\ mathbf {E} = sum_ \ ^ {I = 1}} {{n_q \ mathbf {E} _i} = sum_ \ {I = 1} ^ {n_q} {{1 \ มากกว่า 4 ปี่ \ \ varepsilon_0} {q_i \ มากกว่า ^ r_i 2 mathbf \} {\ หมวก {r}}} _i

Alternately, Gauss's Law allows the E-field to be calculated in terms of a continuous distribution of charge density in space, ρ: [ 3 ] อีกวิธีหนึ่ง ของกฏหมายเกาส์ ช่วยให้ E - เขตข้อมูลเพื่อนำมาคำนวณในแง่ของการกระจายอย่างต่อเนื่องของ ความหนาแน่นประจุ ในพื้นที่ρ : [3]

\ nabla \ cdot mathbf \ {E} = \ frac {rho \} {\ _0 varepsilon}

Coulomb's law is actually a special case of Gauss's Law, a more fundamental description of the relationship between the distribution of electric charge in space and the resulting electric field. กฎหมาย Coulomb เป็นจริงกรณีพิเศษของกฏหมายของเกาส์, รายละเอียดเพิ่มเติมพื้นฐานของความสัมพันธ์ระหว่างการกระจายตัวของค่าใช้จ่ายไฟฟ้าในพื้นที่และสนามไฟฟ้าที่เกิด Gauss's law is one of Maxwell's equations , a set of four laws governing electromagnetics. กฎหมายของเกาส์เป็นหนึ่งใน ของสมการแมกซ์เวล , ชุดของสี่กฎหมายแม่เหล็กไฟฟ้า

[ edit ] Time-varying fields [ แก้ไข ] เขตเวลาที่แตกต่างกัน

An electric field can be produced, not only by a static charge, but also by a changing magnetic field. สนามไฟฟ้าสามารถผลิตได้ไม่เพียงโดยคิดค่าบริการแบบคงที่ แต่ยังโดยการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็ก The combined electric field is expressed as, สนามไฟฟ้ารวมกันจะแสดงเป็น,

\ mathbf {E} = -- \ nabla \ phi -- \ frac {\ \ mathbf บางส่วน {}} {T \ partial}

where, ในกรณีที่

mathbf \ {B} = \ ครั้ง \ nabla \ mathbf {}

The vector เวกเตอร์ mathbf \ {B} is the magnetic flux density and the vector คือ ความหนาแน่นฟลักซ์แม่เหล็ก และเวกเตอร์ mathbf \ {} is the magnetic vector potential . มี ศักยภาพเชิงเส้นแม่เหล็ก . Taking the curl of the electric field equation we obtain, Taking เคิร์ลของสมการสนามไฟฟ้าที่เราได้รับ,

\ ครั้ง \ nabla \ mathbf {E} = -- \ frac {\ \ mathbf บางส่วน {B}} {T \ partial}

which is Faraday's law of induction . ซึ่งเป็น ของกฏหมายของการเหนี่ยวนำฟาราเดย์ .

Where electrostatics is the study of the fields surrounding static charges, the study of the electric fields induced by changing magnetic field comes under the domain of electrodynamics or electromagnetics is the the study of the electric fields. ในกรณีที่ วิชาไฟฟ้าลถิตย์ เป็นค่าใช้จ่ายการศึกษาของเขตข้อมูลแบบคงที่โดยรอบสนามการศึกษาไฟฟ้าของเขตข้อมูลที่เกิดจากสนามแม่เหล็กที่เปลี่ยนแปลงอยู่ภายใต้โดเมนของ ไฟฟ้ากระแส หรือ แม่เหล็กไฟฟ้า คือการศึกษาของสนามไฟฟ้า

[ edit ] Properties (in electrostatics) [ แก้ไข ] คุณสมบัติ (ในวิชาไฟฟ้าลถิตย์)

Illustration of the electric field surrounding a positive (red) and a negative (blue) charge. ภาพประกอบของสนามไฟฟ้ารอบบวก (สีแดง) และค่าใช้จ่าย (สีฟ้า) เชิงลบ

According to equation (1) above, electric field is dependent on position. ตามสมการ (1) ข้างต้นสนามไฟฟ้าขึ้นอยู่กับตำแหน่ง The electric field due to any single charge falls off as the square of the distance from that charge. สนามไฟฟ้าเนื่องจากค่าใช้จ่ายใด ๆ เดียวตรงออกเป็นสองของระยะทางจากค่าใช้จ่ายที่

Electric fields follow the superposition principle . สนามไฟฟ้าตาม หลักการ superposition . If more than one charge is present, the total electric field at any point is equal to the vector sum of the respective electric fields that each object would create in the absence of the others. ถ้ามากกว่าหนึ่งค่าใช้จ่ายมีการแสดง, สนามไฟฟ้ารวมที่จุดใด ๆ มีค่าเท่ากับ ผลรวมเวกเตอร์ ของการไฟฟ้าเขตข้อมูลที่เกี่ยวข้องที่แต่ละวัตถุจะสร้างในคนอื่น ๆ ไม่มีของ

\ mathbf _ {E} {\ รวม RM} = \ \ mathbf sum_i _i {E} = \ mathbf {E} _1 + \ mathbf {E} _2 + \ mathbf {E} _3 ldots \ \ \!

If this principle is extended to an infinite number of infinitesimally small elements of charge, the following formula results: หากหลักการนี้จะขยายไปยังหมายเลขที่สิ้นสุดขององค์ประกอบขนาดเล็กอย่างเล็กของค่าใช้จ่ายผลสูตรดังต่อไปนี้

\ mathbf {E} = \ frac {1} {4 \ Pi \ varepsilon_0} \ int \ frac {rho \} {r ^ 2} mathbf \ {\ หมวก {r}} \, \ mathrm {d} V

where ที่

ρ is the charge density , or the amount of charge per unit volume . ρคือ ความหนาแน่นประจุ หรือหน่วยจำนวนเงินค่าใช้จ่ายต่อ ปริมาณ .

The electric field at a point is equal to the negative gradient of the electric potential there. สนามไฟฟ้าที่จุดมีค่าเท่ากับลบ ไล่ระดับ ของ ศักย์ไฟฟ้า มี In symbols, ในสัญลักษณ์

mathbf \ {E} = -- \ nabla \ พี

where ที่

Φ( x , y , z ) is the scalar field representing the electric potential at a given point. Φ (x, y, z) เป็น สนามสเกลา แทนศักย์ไฟฟ้าที่จุดที่กำหนด

If several spatially distributed charges generate such an electric potential , eg in a solid , an electric field gradient may also be defined. หากค่าใช้จ่ายการกระจายเชิงพื้นที่ดังกล่าวหลายสร้าง ศักย์ไฟฟ้า เช่นใน ของแข็ง , การไล่ระดับสีสนามไฟฟ้า อาจมีการกำหนดไว้

Considering the permittivity ε of a linear material, which may differ from the permittivity of free space ε 0 , the electric displacement field is: พิจารณา permittivity εของวัสดุเชิงเส้นซึ่งอาจแตกต่างจาก permittivity ของพื้นที่ว่างε 0, สนามไฟฟ้าเคลื่อนที่ คือ

mathbf \ {d} = \ varepsilon mathbf \ {E}

[ edit ] Energy in the electric field [ แก้ไข ] พลังงานในสนามไฟฟ้า

Main article: Electrical energy ดูบทความหลักที่ ใช้พลังงานไฟฟ้า

The electric field stores energy. ร้านค้าด้านพลังงานไฟฟ้า The energy density of the electric field is given by ความหนาแน่นพลังงานของสนามไฟฟ้าจะได้รับโดย

= \ frac {1} U {2} varepsilon \ | \ mathbf {E} | ^ 2 \,,

where ε is the permittivity of the medium in which the field exists, and E is the electric field vector. ที่εคือ permittivity ของสื่อที่มีอยู่ในที่เขตข้อมูลและ E เป็นสนามเวกเตอร์ไฟฟ้า

The total energy stored in the electric field in a given volume V is therefore พลังงานทั้งหมดที่เก็บอยู่ในสนามไฟฟ้าในปริมาณที่กำหนดจึง V

\ frac {1} {2} \ int_ varepsilon \ {V} | mathbf \ {E} | 2 ^ \ \ mathrm {d} V \,,

where d V is the differential volume element. ซึ่ง d V เป็นองค์ประกอบปริมาณที่แตกต่างกัน