Elektrik alanı, bir elektrik yükü tarafından oluşturulan ve bu elektrik yükünün etrafındaki alanı etkileyen bir şeydir; elektrik alanının etkisi yalnızca diğer elektrik yükleri tarafından hissedilir. Bir elektrik yükü tarafından oluşturulan elektrik alanının içinde başka bir elektrik yükü bulunduğunda, diğer elektrik yükü bu etkiyi elektrik kuvveti şeklinde hisseder.
Elektrik alanları hakkındaki makalede açıklandığı gibi, elektrik alanının tanımı zihinsel olarak anlaşılabilir, ancak zihinde de canlandırılabilir. Elektrik alanını görselleştirmek için elektrik alan çizgileri sunulur. Elektrik alan çizgileri , bir elektrik yükünün varlığını göstermek için etrafına çizilen bir dizi çizgidir. Elektrik alanının varlığını göstermeyi amaçladıkları için, bu çizgiler ile elektrik alanı arasında bir ilişki vardır. Başka bir deyişle, bir elektrik alanının büyüklüğü ve yönü, elektrik alan çizgilerinin bir diyagramı aracılığıyla açıklanabilir.
Elektrik alanın yönü ve şiddeti ile elektrik alan çizgileri arasındaki ilişki aşağıdaki gibidir:
ilkElektrik alanın yönü pozitif yükten uzaklaşıp negatif yüke doğrudur. Dolayısıyla, elektrik alan çizgilerinin yönü de pozitif yükten uzaklaşıp negatif yüke doğrudur. Eğer pozitif bir yük negatif bir yüke yakınsa, elektrik alan çizgileri pozitif yükten negatif yüke doğru uzanıyormuş gibi gösterilir. Tersine, eğer pozitif bir yük negatif bir yüke yakınsa, elektrik alan çizgileri her iki pozitif yükten de uzaklaşıyormuş gibi gösterilir.
İkinci olarak , elektrik alan şiddeti, elektrik alan çizgileri arasındaki mesafe ile temsil edilir. Elektrik alan çizgileri arasındaki mesafe ne kadar yakınsa, elektrik alan şiddeti o kadar büyük olur; elektrik alan çizgileri arasındaki mesafe ne kadar uzaksa, elektrik alan şiddeti o kadar küçük olur.
Elektrik alan çizgileri birbirine ne kadar yakınsa, elektrik alanın o kadar güçlü olmasının sebebi nedir? Bunu anlamak için aşağıdaki açıklamayı ele alalım. Bir kürenin merkezinde pozitif bir yük olduğunu ve elektrik alan çizgilerinin kürenin yüzeyine nüfuz ederek çeşitli yönlere doğru yayıldığını varsayalım. Elektrik alan çizgilerinin sayısı N ve kürenin yüzey alanı 4πr² ise,2 O halde birim alan başına düşen çizgi sayısı veya çizgi yoğunluğu N/4πr'dir.2Bu formüle göre, aynı N değeri için, r daha küçükse çizgiler arasındaki mesafe daha yakın, r daha büyükse çizgiler arasındaki mesafe daha uzaktır. Elektrik alan şiddeti formülü E = kq/r'dir.2 Ayrıca, elektrik alan şiddetinin mesafenin karesiyle ters orantılı olduğunu da göstermektedir. r ne kadar küçükse, elektrik alan şiddeti o kadar büyük olur ve r ne kadar büyükse, elektrik alan şiddeti o kadar küçük olur.
Yukarıdaki incelemeye dayanarak, r daha küçükse (yüke daha yakınsa), elektrik alan şiddetinin daha büyük ve çizgiler arasındaki mesafenin de daha kısa olduğu sonucuna varılabilir. Tersine, r daha büyükse (yükten daha uzaksa), elektrik alan şiddetinin daha küçük ve çizgiler arasındaki mesafenin de daha uzun olduğu sonucuna varılabilir.
Üçüncüsü , elektrik alan çizgilerinin sayısı elektrik alan şiddetiyle orantılıdır. Elektrik alan çizgilerinin sayısı ne kadar fazla olursa, elektrik alan şiddeti de o kadar büyük olur. Elektrik alan çizgilerinin sayısı ne kadar az olursa, elektrik alan şiddeti de o kadar küçük olur.
Sorun örnekleri
1. 2012/2013 SMA Fizik Ulusal Sınav Soruları SA 55 No. 28
Aşağıdaki, birbirine yakın iki yüke etki eden kuvvet çizgilerini gösteren yük görüntüsünden...
Pembahasan
Elektrik alan çizgileri veya kuvvet çizgileri, pozitif bir yükten negatif bir yüke doğru çizilir. Pozitif ve negatif yükler birbirine yaklaştırıldığında, kuvvet çizgileri A şıkkındaki gibi görünür.
Doğru cevap A şıkkıdır.
2. 2012/2013 SMA Fizik Ulusal Sınav Soruları SA 60 No. 28
İki elektrik yükü, bağlantı çizgisi boyunca birbirine yaklaştırıldığında elektrik alan çizgileri oluşur. Doğru görüntü şudur…
Pembahasan
Doğru cevap D şıkkıdır.
3. 2012/2013 SMA Fizik Ulusal Sınav Soruları SA 65 No. 28
İki yük arasındaki doğru kuvvet doğruları şunlardır…
Pembahasan
Doğru cevap D şıkkıdır.
