Sähkökenttä
sähkövarauksen tai muuttuvan magneettikentän synnyttämä fysikaalinen kenttä / From Wikipedia, the free encyclopedia
Sähkökenttä on sähkövarauksen (Gaussin laki sähkökentille) tai ajassa muuttuvan magneettikentän (Faradayn induktiolaki) synnyttämä fysikaalinen kenttä, joka kohdistaa voiman (todellisiin tai kuvitteellisiin) sähkövarauksiin jokaisessa avaruuden pisteessä. Sähkö- ja magneettikentät ovat sähkömagneettisen vuorovaikutuksen ilmentymiä. Sähkökenttä on vektorikenttä, eli sillä on jokaisessa avaruuden pisteessä sekä voimakkuus että suunta. Muuttuva sähkökenttä synnyttää muuttuvan magneettikentän, joka vuorostaan indusoi kentässä olevaan johtimeen sähkövirran (Faradayn induktiolaki). Johtimen muuttuva virta puolestaan synnyttää magneettikentän, joka pyrkii kumoamaan ulkoisen magneettikentän (Ampèren laki). Sähköjohtimessa kulkeva muuttuva virta (vaihtovirta) synnyttää ympärilleen muuttuvan magneettikentän, joka indusoi viereiseen johtimeen häiriövirran. Vastaavasti mikä tahansa muuttuva sähkökenttä voi aiheuttaa häiriöitä vaikutuspiirissään oleviin sähkölaitteisiin (sähkömagneettinen säteily). Sähkömagneettista säteilyä voidaan myös hyödyntää tiedonvälityksessä; radioaallot. Myös valo on sähkömagneettista säteilyä.
Sähkökenttiä voidaan kuvata kenttäviivoilla, jotka sopimuksen mukaan alkavat positiivisista ja päättyvät negatiivisiin varauksiin[1], elleivät ne ulotu äärettömän kauas. Kenttäviivat eivät leikkaa toisiaan. Jos positiivinen ja negatiivinen sähkövaraus ovat erittäin lähellä toisiaan, niin että ne muodostavat sähködipolin, tarpeeksi kaukana niiden kentät kumoavat toisensa ja kentän voimakkuus on nolla. Tästä syystä esimerkiksi neutraalin atomin sähkökenttä ei juuri ulotu atomin ulkopuolelle, vaikka siinä on sekä positiivisia että negatiivisia varauksia. Samoin kondensaattorin sähkökenttä on käytännöllisesti katsoen kokonaan sen levyjen välissä, sillä muualla levyjen vastakkaisten varausten aiheuttamat kentät kumoavat toisensa.
Koska sähkökentän voimakkuus määritellään hiukkasiin kohdistuvan voiman ja niiden varauksen suhteena, on sen yksikkö SI-järjestelmässä newton/coulombi (N/C). Kun newton toisaalta on sama kuin yksi joule metriä kohti ja voltti sama kuin yksi joule coulombia kohti, voidaan sähkökentän voimakkuuden yksikkönä käyttää myös volttia metriä kohti (V/m), kuten yleensä onkin tapana. Yksiköt 1 N/C ja 1 V/m ovat yhtä suuret.
Sähkökentän idean esitteli alun perin Michael Faraday.