Ang isang electric field ay isang rehiyon sa paligid ng isang electric charge kung saan ang isang puwersa ay nararanasan ng iba pang mga singil. Ang field na ito ay isang vector field, ibig sabihin mayroon itong parehong magnitude at direksyon. Mahalaga ang mga electric field sa pag-aaral ng electrostatics at nagbibigay ng mga kritikal na insight sa kung paano nakikipag-ugnayan ang mga charge sa isa't isa. Ang mga pakikipag-ugnayang ito ay ang pundasyon ng maraming phenomena sa physics at engineering.
Ang mga electric field ay nilikha sa pamamagitan ng mga electric charge o sa pamamagitan ng iba't ibang magnetic field. Ang lakas ng isang electric field \(E\) sa isang punto sa espasyo ay tinukoy bilang ang puwersa \(F\) sa bawat unit charge \(q\) na nararanasan ng isang maliit na positibong test charge na inilagay sa puntong iyon, mathematically expressed bilang: \( E = \frac{F}{q} \) Ang direksyon ng field ay ang direksyon ng puwersa na mararanasan ng positibong test charge kung ilalagay sa field.
Ang electric field dahil sa isang point charge \(Q\) sa layo na \(r\) mula sa charge ay ibinibigay ng batas ng Coulomb: \( E = \frac{kQ}{r^2} \) kung saan \(k\) ay ang constant ng Coulomb na \(8.987 \times 10^9\, \textrm{N m}^2/\textrm{C}^2\) , \(Q\) ay ang magnitude ng charge, at \(r\) ay ang distansya mula sa singil hanggang sa punto kung saan kinakalkula ang field. Ang direksyon ng field ay radial at malayo sa charge kung \(Q\) ay positibo at patungo sa charge kung ang \(Q\) ay negatibo.
Ang mga linya ng electric field ay mga haka-haka na linya na iginuhit sa paraang ang kanilang direksyon sa anumang punto ay kapareho ng direksyon ng patlang sa puntong iyon. Nagbibigay sila ng paraan upang mailarawan ang mga electric field. Ang mga patakaran para sa pagguhit ng mga linya ng electric field ay ang mga sumusunod:
Kapag nakikitungo sa electric field sa pagitan ng dalawang point charge, ang net electric field sa isang punto ay ang vector sum ng mga field na nilikha ng bawat charge nang nakapag-iisa. Para sa mga singil ng parehong tanda, ang mga linya ng field ay nagtataboy sa isa't isa, habang para sa magkasalungat na mga singil, ang mga linya ay nakadirekta mula sa positibo hanggang sa negatibong singil, na nagpapahiwatig ng pagkahumaling.
Ang isang pare-parehong electric field ay isa kung saan ang lakas ng field ay pareho sa bawat punto sa field. Ito ay kadalasang kinakatawan ng parallel, pantay na pagitan ng mga linya. Ang karaniwang halimbawa ng pare-parehong electric field ay ang field sa pagitan ng dalawang malalaking parallel conducting plate na may magkasalungat na singil. Ang lakas ng field sa isang pare-parehong electric field ay maaaring kalkulahin bilang: \( E = \frac{V}{d} \) kung saan ang \(V\) ay ang potensyal na pagkakaiba sa pagitan ng mga plate at \(d\) ay ang distansya na naghihiwalay sila.
Ang isang electric dipole ay binubuo ng dalawang magkapareho at magkasalungat na singil na pinaghihiwalay ng isang maliit na distansya. Ang pattern ng field para sa isang dipole ay nagpapakita ng mga linya na nagsisimula sa positibong singil at nagtatapos sa negatibong singil. Ang mga linya sa labas ng dipole ay katulad ng sa isang singil sa malalaking distansya, ngunit sa rehiyon sa pagitan ng mga singil, ang mga linya ay nagpapakita ng isang natatanging pattern na kurbadang palabas bago lumiko pabalik patungo sa negatibong singil. Ang pattern na ito ay naglalarawan ng hindi pare-parehong katangian ng electric field sa paligid ng isang dipole.
Ang pag-unawa sa mga pattern ng electric field ay kritikal sa pagdidisenyo at pagsusuri ng iba't ibang mga de-koryente at elektronikong aparato. Mula sa simpleng disenyo ng mga capacitor na may pare-parehong electric field hanggang sa mga kumplikadong istruktura sa mga semiconductor device kung saan ang kontrol sa mga pattern ng electric field ay mahalaga para sa kanilang operasyon. Bukod pa rito, nakakatulong ang mga pattern ng electric field sa pag-unawa sa mga phenomena sa physics ng plasma, pagbuo ng kidlat, at maging sa mga biological system kung saan ginagamit ang mga electric field sa paghahatid ng signal ng nerve.
Upang mailarawan ang mga pattern ng electric field, isang karaniwang eksperimento ay ang paglalagay ng conductive na papel sa pagitan ng dalawang electrodes na konektado sa isang power supply at pagwiwisik ng lycopodium powder sa papel. Kapag inilapat ang isang boltahe, inaayos ng pulbos ang sarili nito kasama ang mga linya ng electric field, na nagpapahintulot sa mga pattern na direktang maobserbahan. Ang eksperimentong ito ay nagpapakita ng mga prinsipyo ng mga linya at pattern ng electric field sa isang nasasalat na paraan.
Ang mga pattern ng electric field ay nagbibigay ng visual at mathematical na balangkas para sa pag-unawa sa mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga naka-charge na particle. Kung ito man ay pagkalkula ng puwersa sa isang singil sa isang pare-parehong electric field o pagsusuri ng mga kumplikadong pattern sa dipole field, ang konsepto ng mga electric field at ang kanilang mga pattern ay isang pundasyon sa pag-aaral ng electrostatics at electromagnetism sa kabuuan.
