Elektrisch veld

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Elektromagnetisme
Lightning strike jan 2007.jpg
Elektriciteit · Magnetisme
De veldlijnen van het elektrisch veld geproduceerd door twee puntladingen.

Elektrische ladingen kunnen op twee manieren krachten op elkaar uitoefenen: elektrisch en magnetisch. Het elektrisch veld beschrijft naar grootte en richting elektrische krachten in de ruimte bij een gegeven ruimtelijke ladingsverdeling.

Elektrische ladingen oefenen altijd een kracht op alle andere ladingen in het universum uit. Met toenemende onderlinge afstand nadert die kracht tot nul. De kracht waarmee twee ladingen elkaar aantrekken kan worden berekend volgens de Wet van Coulomb. De kracht die een eenheidslading, dat wil zeggen een puntlading met de ladingseenheid als lading, in een punt ondervindt noemt men de elektrische veldsterkte \vec{E} in dat punt.

Puntlading[bewerken]

Het elektrische veld van een puntlading q in de oorsprong heeft dus in het punt \vec{r} de sterkte:

\vec{E}=\frac{\vec{F}}{q}=-\frac{q}{4 \pi \epsilon_0 r^3} \vec{r}.

Voor ladingsverdelingen over een eindige ruimte moet de kracht geïntegreerd worden over die ruimte. De factor 4π is in deze definitie opgenomen, opdat de integraal van de elektrische verplaatsing \vec{D} over een boloppervlak met straal 1 en het middelpunt samenvallend met een puntlading q, numeriek gelijk is aan q/ε0.

Een elektrisch veld is een vectorgrootheid die ook kan worden uitgedrukt als de gradiënt van de scalaire elektrische potentiaal. Het is de gewoonte om deze gradiënt een minteken te geven, zodat het elektrische veld wijst in de richting van de afnemende potentiaal:

\vec{E}=-\nabla U.

Het scalaire elektrische potentiaalveld rondom een puntlading q is hierbij gelijk aan:

 U(q,r) =\frac{q}{4 \pi \epsilon_0 r}.

Ook deze uitdrukking is lineair in q, dus het potentiaalveld van een ladingsdichtheid ρ(r) ontstaat door integratie van U(ρ(r),r) over de ruimte. In de elektrostatica, die zich bezighoudt met tijdonafhankelijke stationaire ladingsverdelingen en bijbehorende velden, is een andere vector-afgeleide, de rotatie van het elektrische veld, gelijk aan nul. Dit volgt uit de algemener geldende Maxwell-vergelijkingen van de elektrodynamica als daarin alle afgeleiden naar de tijd nul gesteld worden. Een lading zal in tijdafhankelijke situaties niet alleen elektrische veldsterkte ondervinden, maar ook magnetische.

Zie ook[bewerken]

Bibliografie[bewerken]