전장 - 개념, 역사, 측정, 공식, 예

전기장이 무엇인지, 발견의 역사, 강도 측정 방법, 공식이 무엇인지 설명합니다.

전기장은 전하에 의해 변형된 공간 영역이다.

전기장이란 무엇입니까?

전기장은 전기력을 사용하여 전하 또는 대전체와 상호 작용하는 물리적 장 또는 공간 영역 입니다 . 모델을 통한 표현은   전기적 성격의 다양한 신체 및 시스템이 상호 작용하는 방식을 설명합니다.

물리적인 용어로 말하면, 주어진 전하 (q)가 전기력(F)의 영향을 받는 벡터장입니다 .

이러한 전기장은 영국 과학자 Michel Faraday와 James C. Maxwell의 실험에서 입증된 바와 같이 전하 또는 가변 자기장 의 존재로 인해 발생할 수 있습니다.

그렇기 때문에 현대 물리학의 관점에서 전기장은 자기장과 함께 전자기장을 형성하는 것으로 간주됩니다.

따라서 전기장은 전하의 존재로 인해 변형된 공간 영역입니다. 이 전하가 양수이면 전하 안에 "원형"으로 방사형 방향으로 바깥쪽으로 연장되는 전기장 선이 생성됩니다. 반면에 전하가 음수이면 전하에서 필드 라인이 "죽습니다". 전하가 전기장이 존재하는 공간 영역에 접근하면 방향 과 감각이 있는 전기력을 경험하게 됩니다.

참조: 전자기학

전기장의 역사

전기장의 개념은  먼 거리에서 전기력의 작용을 설명할 필요성에서 비롯된 미셸 패러데이(Michel Faraday)에 의해 처음 제안되었습니다 . 이 현상은 1831년 전자기 유도 시연에서 핵심이었으며, 이를 통해  자기 와  전기 사이의 연관성을 확인했습니다 .

나중에 전기장에 대한 기여는 제임스 맥스웰(James Maxwell)의 공헌으로, 그의 방정식은 특히 전자기장 의 동적 이론  (1865)에서 이러한 전기장의 전기 역학의 여러 측면을 설명했습니다.

더 보기: 패러데이의 법칙

전기장 단위

전기장은  어떤 유형의 장치로도 직접 측정할 수 없습니다 . 그러나  근처에 위치한 하중에 미치는 영향을 관찰하는 것은 가능합니다  . 즉, 하중(강도)에 작용하는 힘 을 측정하는 것이 가능합니다. 이를 위해 뉴턴/쿨롱(N/C)이 사용됩니다.

전기장 공식

전기장 E를 전하 q에 가하는 힘과 연관시키는 방정식은 다음 방정식으로 제공됩니다.

F = qE

여기서  F는 강도 E  로 장에 도입된  전하 q  에 작용하는  전기력입니다 . F와 E는 모두 의미와 방향이 부여된 벡터 크기라는 점에 유의하세요.

거기에서 쿨롱의 법칙을 통합하여 E = F/q = 1/4πϵ 0  = (q i /r 2 ). ă i  를 얻음으로써 수학적으로 발전할 수 있습니다 . 여기서 ă i 는 방향을 표시하는 단위 벡터입니다. 각 전하 q i를  각 전하 q와 연결하는 선 .

전기장 강도

양전하는 바깥쪽으로 전기장을 생성하고 안쪽으로 음전하를 생성합니다.

전기장 강도는 주어진 전하에 작용하는 전기력 F를 정확한 뉴턴/쿨롱(N/C) 양으로 나타내는 벡터 양입니다. 이 크기는 일반적으로 간단히 "전기장"이라고 부릅니다. 왜냐하면 전기장 자체는 측정할 수 없고 오히려 주어진 전하에 미치는 영향을 측정할 수 있기 때문입니다.

이를 계산하기 위해 공식 F = qE가 사용됩니다 . 전하가 양수(q > 0)인 경우 전기력은 필드와 동일한 부호를 가지며 q는 동일한 방향으로 이동한다는 점을 고려합니다. 반면에 전하가 음수(q < 0)이면 모든 것이 반대 방향으로 발생합니다.

전기장의 예

전기장의 강도를 계산 하는 간단한 예는 다음과 같습니다.

0.04 N의 힘으로 작용하는 전기장에 5×10 -6 C 의 전하를 도입하면 해당 전기장은 어떤 강도로 작용합니까?

공식 E = F/q를 적용하면 E = 0.04 N / 5×10 -6  C = 8,000 N/C 가 됩니다 .

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