Elektrisk felt og Coulombs lov
Et forteller hvor stor kraft en ladning ville følt i et punkt. Vi definerer det som E = F/q, altså kraften per ladning. Rundt en punktladning Q avtar feltet med kvadratet av avstanden: . Kraften mellom to ladninger følger av dette og kalles . Den ligner påfallende på gravitasjonsloven, men en viktig forskjell er at elektriske krefter både kan tiltrekke (ulike fortegn) og frastøte (like fortegn).
Slik uttrykker du det
Et er kraft per ladning, E = F/q, og det er en vektor. Rundt en punktladning er , så feltet avtar med kvadratet av avstanden, akkurat som gravitasjonen. Den store forskjellen er at elektriske krefter kan både tiltrekke og frastøte: like fortegn frastøter, ulike fortegn tiltrekker.
, og kan både tiltrekke og frastøte.
Magnetfelt og Lorentz-kraften
Et magnetfelt B virker ikke på en ladning som ligger stille, bare på en som beveger seg. Kraften på en bevegelig ladning er Lorentz-kraften F = qvB (når fart og felt står vinkelrett på hverandre), og den peker vinkelrett på både farten og feltet. Fordi kraften alltid står tvers på farten, gjør den ikke arbeid og endrer ikke farten, bare retningen. Resultatet er at ladningen går i en sirkelbane.
Slik uttrykker du det
Et magnetfelt virker bare på ladninger som beveger seg. Kraften er Lorentz-kraften F = qvB når farten står vinkelrett på feltet, og den peker vinkelrett på både fart og felt. Siden kraften alltid står tvers på farten, gjør den ikke arbeid og endrer bare retningen, ikke størrelsen på farten. Derfor tvinges ladningen inn i en sirkelbane.
Lorentz-kraften står vinkelrett på farten, så ladningen går i sirkel.
Elektron som bøyer av i et magnetfelt
Et elektron med fart 2,0·1 m/s kommer inn vinkelrett på et magnetfelt på 0,50 T. Hvor stor kraft virker på det? Elektronets ladning er C.
· 2,0·1 · 0,50 = 1,6·1 N.
Kraften er liten i tall, men elektronet er ekstremt lett, så den gir en kraftig avbøyning. Siden Lorentz-kraften hele tiden peker innover mot et sentrum, virker den som en og tvinger elektronet inn i en sirkel. Dette prinsippet brukes i alt fra gamle bilderørs-TV-er til partikkelakseleratorer.
Slik uttrykker du det
Jeg setter inn i · 2,0·1 · 0,50 = 1,6·1 N. Tallet ser lite ut, men elektronet er ekstremt lett, så akselerasjonen blir stor. Kraften peker hele tiden innover og fungerer som en , så elektronet bøyer av i en sirkelbane. Det er dette prinsippet partikkelakseleratorer bygger på.
N, en kraftig avbøyning for et så lett elektron.
Et felt er en måte å beskrive påvirkning på avstand. Et forteller hvor stor kraft en ladning ville følt i et punkt, og et magnetfelt virker bare på ladninger som er i bevegelse. Begge feltene er vektorer med både størrelse og retning.
Det elektriske feltet rundt en punktladning avtar med kvadratet av avstanden, akkurat som gravitasjonen, men det kan både tiltrekke og frastøte. Magnetfeltet gir en kraft som alltid står vinkelrett på farten, og derfor bøyer ladninger inn i sirkelbaner.