สนามไฟฟ้า เป็นบริเวณรอบๆ วัตถุมีประจุ ซึ่งวัตถุมีประจุอื่นสามารถสัมผัสถึงผลกระทบของประจุได้ สนามไฟฟ้าเป็นศูนย์กลางของการศึกษาไฟฟ้าสถิตและฟิสิกส์ ซึ่งเป็นแนวคิดพื้นฐานที่อธิบายว่าประจุมีปฏิกิริยาอย่างไรในระยะไกล สนามเหล่านี้มองไม่เห็น แต่ผลกระทบของมันนั้นมีจริงมาก ซึ่งมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมของอนุภาคและวัตถุที่มีประจุในโลกทุกวันของเรา
สนามไฟฟ้าเล็ดลอดออกมาจากประจุไฟฟ้าและขยายออกไปอย่างไม่สิ้นสุดทั่วทั้งอวกาศ ความแรงลดลงเมื่อระยะห่างจากประจุเพิ่มขึ้น ทิศทางของสนามถูกกำหนดให้เป็นทิศทางที่ประจุทดสอบบวกจะเคลื่อนที่หากวางไว้ภายในสนาม ดังนั้น สนามไฟฟ้ารอบประจุบวกจึงแผ่ออกไปด้านนอก ในขณะที่สนามไฟฟ้ารอบประจุลบบรรจบกันเข้าด้านใน
ความแรงของสนามไฟฟ้าสามารถอธิบายได้ทางคณิตศาสตร์ด้วยสมการ:
\( E = \dfrac{F}{q} \)ที่ไหน:
ความสัมพันธ์นี้แสดงให้เห็นว่าสนามไฟฟ้าเป็นหน่วยวัดแรงต่อหน่วยประจุที่ได้รับจากประจุทดสอบที่วางอยู่ภายในสนาม
สนามไฟฟ้า ( \(E\) ) เนื่องจากประจุจุดเดียว (Q) สามารถคำนวณได้โดยใช้กฎของคูลอมบ์:
\( E = \dfrac{k \cdot Q}{r^2} \)ที่ไหน:
สนามไฟฟ้าสามารถมองเห็นได้โดยใช้ เส้นสนามไฟฟ้า เส้นเหล่านี้เป็นเครื่องมือแสดงภาพที่ใช้เพื่อแสดงทิศทางและความแรงของสนามไฟฟ้า ความหนาแน่นของเส้นบ่งบอกถึงความแรงของสนาม - เส้นที่ใกล้กว่าบ่งบอกถึงสนามที่แข็งแกร่งกว่า ทิศทางของเส้นแสดงทิศทางของแรงที่ประจุทดสอบบวกจะได้รับ
สนามไฟฟ้าทั้งหมดที่เกิดจากประจุหลายประจุคือผลรวมเวกเตอร์ของแต่ละสนามที่เกิดจากประจุแต่ละอัน หลักการซ้อนทับนี้ช่วยให้เราคำนวณสนามไฟฟ้าที่ซับซ้อนซึ่งสร้างโดยระบบของวัตถุที่มีประจุได้
สนามไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญในปรากฏการณ์ทางเทคโนโลยีและทางธรรมชาติมากมาย:
การทดลองง่ายๆ เพื่อแสดงภาพสนามไฟฟ้าเกี่ยวข้องกับการโปรยกระดาษชิ้นเล็กๆ ลงบนแผ่นอะคริลิกที่วางอยู่เหนือเครื่องกำเนิดไฟฟ้า Van de Graaff เมื่อเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเปิดอยู่ สนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นจะทำให้บิตของกระดาษเรียงตามเส้นสนาม ทำให้เห็นภาพรูปแบบสนามไฟฟ้าได้
สนามไฟฟ้าเป็นส่วนสำคัญในการทำความเข้าใจปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคที่มีประจุ ด้วยการสำรวจแนวคิดเรื่องความแรงของสนามแม่เหล็ก ทิศทาง และหลักการซ้อนทับ ทำให้เราได้รับข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับแรงที่ควบคุมพฤติกรรมของประจุทั้งในระบบธรรมชาติและระบบประดิษฐ์ ผ่านความสัมพันธ์ทางคณิตศาสตร์และแบบจำลองภาพ เช่น เส้นสนาม สนามไฟฟ้ากลายเป็นสะพานเชื่อมระหว่างไฟฟ้าสถิตเชิงทฤษฎีกับการประยุกต์ใช้ในทางปฏิบัติในฟิสิกส์และอื่นๆ
