전기장

전기장

전기력을 일정한 거리에 떨어져 있는 두 전하의 직접적인 상호작용으로 생각하지 않고, 한 전하를 주변공간으로 뻗어나가는 전기장의 근원으로 보며, 이 공간 내에 있는 다른 전하에 가해지는 힘을 이 2번째 전하와 전기장과의 직접적인 상호작용으로 생각한다.

어떤 점에서의 전기장의 세기 E는 그 점에서 단위 양전하 q 당 작용하는 전기력 F, 즉 간단히 E〓F/q로 정의할 수 있다. 만약 그 2번째, 즉 시험 전하의 전하량이 2배 정도 크면 시험전하가 받는 힘은 2배가 되나 그것의 비(F/q)인 전기장의 크기 E는 어떤 점에서도 동일하다.

전기장의 세기는 시험전하에 의존하지 않고 원전하에 의존한다. 엄밀하게 말하면, 전기장을 지닌 작은 시험전하를 가져오면 이미 존재하고 있는 전기장은 약간 변한다. 전기장은 시험전하가 나타남으로 인한 전기장의 변동이 있기 전에 단위 양전하당 작용하는 힘으로 생각할 수 있다.

음전하에 미치는 의 방향은 양전하에 미치는 힘과 반대방향이다. 전기장은 크기와 방향을 모두 가지는데 양전하에 작용하는 힘의 방향을 전기장의 방향으로 정한다. 양전하끼리는 서로 밀기 때문에 고립 양전하 주위의 전기장은 방사상으로 바깥쪽으로 향한다. 역선, 즉 장(場)의 선으로 나타내면 전기장은 양전하에서 출발해서 음전하에서 끝나는 것으로 그려진다. 역선이란 만약 작은 양의 시험전하가 전기장 안에 놓여질 경우 움직일 경로를 나타낸다. 역선의 접선 방향은 그 점에의 전기장의 방향을 나타낸다. 전기장의 세기는 역선의 밀집도에 비례한다.

전기장의 크기는 전하가 공간에 어떻게 분포되어 있는가에 달려 있다. 거의 한 점에 집중되어 있는 전하에 의한 전기장은 전하의 양에 정비례하고, 전하로부터 방사상으로 떨어진 거리의 제곱에 반비례하며, 또한 매질의 특성에도 관계가 있다. 물질 매질이 존재하면 진공 속에 있을 때보다 전기장의 크기는 작다. 그러므로 공간 중의 각 점은 전기장과 관련된 전기적인 성질을 가지고 있고 그 크기와 방향은 전기장의 세기, 전기장 크기 또는 간단히 전기장이라고도 부르는 E의 값으로 나타난다. 전기장의 근원에 대해서 알지 못하더라도 한 점에서 전기장의 값을 알면 그 특정한 점 가까이에 있는 전하에 일어나는 현상을 결정할 수 있다.

텔리비전 방송국의 송신 안테나상에서 상하로 가속하는 전하들의 경우처럼 때에 따라 전기장 그자체는 원전하로부터 떨어져 있기도 하다. 자기장을 수반하는 전기장은 빛과 같은 속도로 복사파처럼 공간 속을 전파한다. 이와 같은 전자기파는 전기장이 단지 전하로부터만 발생하는 것이 아니라 자기장의 변화로도 발생한다는 것을 나타낸다. 전기장의 값은 단위 전하당 힘의 크기를 갖는다. SI 단위계에서는 단위는 N/C 또는 V/m이다. cgs 단위계에서의 전기장은 dyn/esu 또는 statV/㎝의 단위로 표시된다.