میدان الکتریکی ناحیه ای در اطراف یک جسم باردار است که اثرات بار آن را می توان توسط اجسام باردار دیگر احساس کرد. میدان های الکتریکی برای مطالعه الکترواستاتیک و فیزیک مرکزی هستند و یک مفهوم اساسی را ارائه می دهند که توضیح می دهد که چگونه بارها در یک فاصله برهم کنش می کنند. این میدان ها نامرئی هستند، اما اثرات آنها بسیار واقعی است و بر رفتار ذرات باردار و اجسام در دنیای روزمره ما تأثیر می گذارد.
میدان‌های الکتریکی از بارهای الکتریکی سرچشمه می‌گیرند و بی‌نهایت در سرتاسر فضا گسترش می‌یابند و با افزایش فاصله از بار از قدرت آن کاسته می‌شود. جهت میدان به عنوان جهتی که یک بار آزمایشی مثبت در داخل میدان قرار می گیرد، تعریف می شود. در نتیجه، میدان الکتریکی اطراف یک بار مثبت به بیرون تابش می کند، در حالی که میدان اطراف یک بار منفی به سمت داخل همگرا می شود.
قدرت میدان الکتریکی را می توان به صورت ریاضی با این رابطه توصیف کرد:
\( E = \dfrac{F}{q} \)جایی که:
این رابطه نشان می‌دهد که میدان الکتریکی اندازه‌گیری نیرویی است که به ازای هر واحد بار تجربه می‌شود که توسط یک بار آزمایشی که در میدان قرار داده می‌شود.
میدان الکتریکی ( \(E\) ) ناشی از یک بار نقطه ای (Q) را می توان با استفاده از قانون کولمب محاسبه کرد:
\( E = \dfrac{k \cdot Q}{r^2} \)جایی که:
میدان های الکتریکی را می توان با استفاده از خطوط میدان الکتریکی تجسم کرد. این خطوط یک ابزار تصویری هستند که برای نشان دادن جهت و قدرت میدان الکتریکی استفاده می شود. چگالی خطوط نشان دهنده قدرت میدان است - خطوط نزدیکتر نشان دهنده میدان قوی تر است. جهت خطوط نشان دهنده جهت نیرویی است که یک بار آزمایش مثبت تجربه می کند.
مجموع میدان الکتریکی ایجاد شده توسط بارهای چندگانه، مجموع بردار میدان های جداگانه ایجاد شده توسط هر بار است. این اصل برهم نهی به ما امکان می دهد میدان های الکتریکی پیچیده تولید شده توسط سیستم های اجسام باردار را محاسبه کنیم.
میدان های الکتریکی در بسیاری از پدیده های تکنولوژیکی و طبیعی نقش حیاتی دارند:
یک آزمایش ساده برای تجسم میدان‌های الکتریکی شامل پاشیدن تکه‌های کوچک کاغذ روی یک ورق اکریلیک است که روی یک ژنراتور Van de Graaff قرار داده شده است. هنگامی که ژنراتور روشن می شود، میدان الکتریکی ایجاد شده باعث می شود که تکه های کاغذ در امتداد خطوط میدان تراز شوند و نمایشی بصری از الگوی میدان الکتریکی ارائه دهند.
میدان های الکتریکی بخشی جدایی ناپذیر از درک تعاملات بین ذرات باردار هستند. با کاوش در مفاهیم قدرت میدان، جهت، و اصل برهم نهی، بینش هایی در مورد نیروهایی که بر رفتار بارها در هر دو سیستم طبیعی و مصنوعی حاکم هستند، به دست می آوریم. از طریق روابط ریاضی و مدل‌های بصری مانند خطوط میدان، میدان‌های الکتریکی به پلی تبدیل می‌شوند که الکترواستاتیک نظری را با کاربردهای عملی در فیزیک و فراتر از آن متصل می‌کند.
