電場は、空間に存在する各点に関連付けられた物理的な場であり、あらゆる形態で存在する可能性のある電荷を取り囲んでいます。電場には、周囲のすべての荷電粒子に対する反発または引力のいずれかによって力を及ぼす能力があります。電界の大きさと方向は電界強度で表すことができ、記号Eで表されます。電界強度は、電界強度または電界と呼ばれることもあります。これは、次の電界の例を図にすると理解できます。
電荷
電場は、大きさと方向の両方を持つベクトル量です。これは基本的に、正電荷を持つすべての点が経験する力です。したがって、電気力は電荷と呼ばれる現象の結果です。電荷は、荷電粒子の周囲の空間に領域を生成し、異なる荷電粒子が力を感じる可能性があります。電場では、電荷が周囲の空間に外向きに広がる場合、電荷は電場の発生源と見なされます。この領域において第１の粒子によって第２の粒子に及ぼされる力は、第２の電荷と電場との間の直接的な相互作用として定義することができる。
数学的には、電場は方程式の形で表されます。
E=F/Q
どこで
E =電界、
F =力
Q =チャージ
電界の大きさは?
電界ノートで、電界が単位電荷あたりの力で表されていることがわかります。 SI システムでは、単位はクーロンあたりのニュートンで表されます。これは、1 メートルあたりのボルトにほぼ相当します。 CGS システムでは、単位は静電気単位あたりのダインで表されます。これは、1 センチメートルあたりのスタットボルトに相当します。
ベクトル量であるため、電場には電荷に向かう矢印と電荷から離れる矢印が割り当てられます。電界は、2 つの質量の間の重力場と同じように機能します。したがって、電場ノートでは、電場が距離の逆二乗則に従うことがわかります。クーロンの法則で効率よく理解できます。
クーロンの法則
クーロンの法則によると、2 つの点電荷間の力の大きさは、電荷の大きさに正比例し、2 つの電荷間の距離に反比例します。次のステートメントによって明確に理解できます。ソース電荷が2倍になると、電界は2倍になります。発生源から離れると、電界の強度は非常に低くなり、元の強度の約 4 分の 1 になります。
電界の方向
正電荷と負電荷による電場の向きは逆です。正電荷の方向が電界の方向として選択されます。同種の電荷は互いに反発するため、孤立した正電荷を囲む電場は外側に放射されます。電場が磁力線または力線の形で表される場合、正電荷で始まり、負電荷種で終わると見なされます。電界の接線は、特定の点での電界の方向を表すために使用されます。
電場の強さ
磁力線が互いに密接している領域は、これらの磁力線が離れている領域と比較して、強い電場を経験します。
電界の例
バッテリーのコンデンサーとセルは、その電荷と構成によって電場を生成します。電波、光、X 線などには、電界に関連する成分が含まれています。
電場の種類
- 静電場
- ユニフォーム フィールド
- 電気力学分野
- 電気変位場
静電場:これらの場は時間とともに変化しません。それらは、荷電物質のシステムに変化がなく、静止したままのときに見ることができます。
Uniform Fields:名前が示すように、各点で一定です。その近似は、通常、導電板を平行に配置し、それらの間に適切な電圧を維持することによって達成されます。
電気力学場:電気力学場は、電荷が動いているときに時間とともに変化する傾向がある電界の例です。
電気変位場:電気変位場は電気誘導とも呼ばれます。これは、電場ノートのマクスウェル方程式のセクションにあるベクトル場の一種です。これは、変位という用語に対応する記号 D で表されます。これは、無料のままであるか、マテリアル内に拘束されている可能性がある電荷によって示される効果を説明します.
異なる点電荷に関する電場の表現
孤立点電荷近くの電界
孤立点電荷近くの電場は次の式で表すことができます
電場の方向は、正電荷から離れ、負電荷に向かいます。点電荷から遠ざかるにつれて、電界の大きさが 1r2 の割合で低下することがわかります。
多点電荷に対する電場の表現
この電界は、各点電荷からの電界の合計で表すことができます。合計のタイプはベクトル合計です。
分散電荷に対する電場の表現
電荷が連続分布として表される場合、合計は積分として取得されます。
ここで、r は dq と最も関心のある領域の間の距離であり、r は dq と関心のある領域の間の直線的な力の方向です。
結論
電場は、周囲の空間で点電荷が経験する力です。方向と大きさを持つベクトル量です。クーロンあたりのニュートンで表されます。数学的には、電場は式 E=F/Q の形式で表されます。ここで、E は電場を表し、F は力を表し、Q は電荷を表します。電場はクーロンの法則で表されます。
