Un camp elèctric és quelcom creat per una càrrega elèctrica i afecta l'espai que envolta aquesta càrrega elèctrica, on la influència del camp elèctric només la senten altres càrregues elèctriques. Quan una altra càrrega elèctrica es troba en el camp elèctric creat per una càrrega elèctrica, l'altra càrrega elèctrica sent la influència en forma de força elèctrica.
La definició de camp elèctric, tal com s'explica a l'article sobre els camps elèctrics, es pot entendre mentalment, però també es pot imaginar mentalment. Per visualitzar un camp elèctric, es presenten línies de camp elèctric. Les línies de camp elèctric són un conjunt de línies dibuixades al voltant d'una càrrega elèctrica per indicar la seva presència. Com que tenen com a objectiu demostrar la presència d'un camp elèctric, hi ha una relació entre aquestes línies i el camp elèctric. En altres paraules, la magnitud i la direcció d'un camp elèctric es poden explicar mitjançant un diagrama de línies de camp elèctric.
La següent és la relació entre la direcció i la intensitat del camp elèctric i les línies del camp elèctric:
Primer, la direcció del camp elèctric s'allunya d'una càrrega positiva i es dirigeix cap a una càrrega negativa. Per tant, la direcció de les línies de camp elèctric també s'allunya de la càrrega positiva i es dirigeix cap a la càrrega negativa. Si una càrrega positiva és a prop d'una càrrega negativa, les línies de camp elèctric es representen com si s'estenguessin des de la càrrega positiva cap a la càrrega negativa. Per contra, si una càrrega positiva és a prop d'una càrrega negativa, les línies de camp elèctric es representen com si s'estenguessin des de cada càrrega positiva i s'allunyessin les unes de les altres.
En segon lloc , la intensitat del camp elèctric es representa per la distància entre les línies del camp elèctric. Com més propera sigui la distància entre les línies del camp elèctric, més gran serà la intensitat del camp elèctric, i com més gran sigui la distància entre les línies del camp elèctric, més petita serà la intensitat del camp elèctric.
Per què com més a prop estan les línies, més fort és el camp elèctric? Per entendre això, considereu la següent explicació. Suposem que una càrrega positiva es troba al centre d'una esfera i que les línies de camp elèctric irradien cap a l'exterior en diverses direccions, penetrant a la superfície de l'esfera. Si el nombre de línies de camp elèctric és N i la superfície de l'esfera és 4πr2 aleshores el nombre de línies per unitat de superfície o densitat de línies és N/4πr2Segons aquesta fórmula, per a la mateixa N, si r és més petit, la distància entre les línies és més curta i si r és més gran, la distància entre les línies és més llarga. La fórmula per a la intensitat del camp elèctric és E = kq/r2 també mostra que la intensitat del camp elèctric és inversament proporcional al quadrat de la distància. Com més petit sigui r, més gran serà la intensitat del camp elèctric, i com més gran sigui r, més petita serà la intensitat del camp elèctric.
Basant-nos en la revisió anterior, es pot concloure que si r és més petit (més a prop de la càrrega), la intensitat del camp elèctric és més gran i la distància entre les línies també és més curta. Per contra, si r és més gran (més lluny de la càrrega), la intensitat del camp elèctric és més petita i la distància entre les línies també és més gran.
En tercer lloc , el nombre de línies de camp elèctric és proporcional a la intensitat del camp elèctric. Com més línies de camp elèctric, més gran és la intensitat del camp elèctric. Com menys línies de camp elèctric, més petita és la intensitat del camp elèctric.
Exemple de problemes
1. Preguntes de l'examen nacional de física de la SMA 2012/2013 SA 55 núm. 28
De la següent imatge de càrrega, que mostra les línies de força de dues càrregues properes, és...
Discussió
Les línies de camp elèctric, o línies de força, es dibuixen des d'una càrrega positiva cap a una càrrega negativa. Si una càrrega positiva i una negativa s'acosten, les línies de força apareixen com a la resposta A.
La resposta correcta és A.
2. Preguntes de l'examen nacional de física de la SMA 2012/2013 SA 60 núm. 28
Dues càrregues elèctriques s'acosten en una línia de connexió, donant lloc a línies de camp elèctric. La imatge correcta és...
Discussió
La resposta correcta és D.
3. Preguntes de l'examen nacional de física de la SMA 2012/2013 SA 65 núm. 28
Les línies de força correctes entre dues càrregues són…
Discussió
La resposta correcta és D.
