Kas ir elektriskais lauks?

Tā kā elektriskais lādiņš var būt pozitīvs vai negatīvs, elektriskais lauks ir vektora lauks, kas nozīmē, ka tam ir gan virziens, gan lielums. Divi elektriski lādēti objekti piedzīvos atgrūšanas spēku, ja tiem ir vienāda veida lādiņš, un pievilcīgu spēku, ja tiem ir dažādi lādiņa veidi. Spēku, ko piedzīvo uzlādēts objekts elektriskajā laukā, var aprēķināt kā F = Eq, kur F ir spēks ņūtonos, E ir elektriskais lauks voltos uz metru (v/m) un q ir lādiņš kulonos. Šo vienādojumu var pārkārtot, lai iegūtu lauka stiprumu E voltos uz metru: E = F/q. Šie piemēri attiecas uz maziem, punktveida objektiem; sarežģītākiem vai vairākiem uzlādētiem ķermeņiem aprēķini ir sarežģītāki.

Elektriskā lauka virzienu definē kā virzienu, kurā elektrisko spēku sajustu laukā novietots objekts ar pozitīvu lādiņu. Tādējādi lauks būtu vērsts prom no pozitīvā lādiņa un pret negatīvu lādiņu, jo līdzīgi lādiņi atgrūž un atšķirībā no lādiņiem piesaista. Ja ir divi ķermeņi ar vienāda veida lādiņu, katrs piedzīvos spēku, ko aprēķina pēc vienādojuma F = vienādojums, kas ir vērsts prom no otra objekta. Un otrādi, diviem pretēji lādētiem ķermeņiem katrs piedzīvotu spēku, kas vērsts pret otru objektu.

Elektriskā lauka līniju var novilkt ar bultiņu, kas vērsta prom no pozitīvā lādiņa un vērsta uz negatīvu lādiņu. Tādējādi pozitīvi uzlādēts objekts tiktu attēlots ar lauka līnijām, kas vērstas prom no tā visos virzienos, un negatīvi lādēts objekts ar lauka līnijām, kas tam saplūst. Tomēr tā ir tikai vienošanās un nenorāda, ka kaut kas fiziski norāda uz noteiktu virzienu.

Iepriekš aprakstītais elektriskā lauka jēdziens ir daļa no “klasiskās” fizikas. Klasiskais apraksts labi darbojas ikdienas lietojumos, taču nepaskaidro, kas patiesībā notiek, kad uzlādēti objekti piesaista vai atgrūž viens otru. Kvantu teorijas nozare, kas pazīstama kā kvantu elektrodinamika (QED), mēģina to darīt, izmantojot fotonu, elektromagnētiskā spēka nesēju, apmaiņu.