Câmpul, forţa şi fluxul magnetic şi electric

Definiţie

Atunci când între doi conductori există o tensiune electrică, spunem că există un câmp electric în spaţiul dintre ei. Vorbind de câmpuri ne referim de fapt la interacţiunile ce au loc în spaţiul dintre şi din jurul conductorilor şi nu în interiorul acestora.
Conceptul de „câmp” este cu siguranţă unul destul de abstract. Cel puţin în cazul curentului electric ne putem imagina, fără prea mare dificultate, existenţa unor particule minuscule, denumite electroni, ce se deplasează între atomii conductorilor. Dar un „câmp” nu are nici măcar masă şi poate să nu existe deloc în materie.

Magneţi şi câmpuri magnetice

În ciuda aspectului abstract, putem da un exemplu destul de practic cu care majoritatea dintre noi suntem familiarizaţi, şi anume magneţii. Deşi aparent nu există nicio legătură directă între două bucăţi separate de magnet, există cu siguranţă o forţă de atracţie sau de respingere în funcţie de orientarea lor relativă. Această „forţă” nu are nici culoare, nici masă, nici miros, iar dacă nu am observa interacţiunile dintre ei, nici nu am ştii că există. În cadrul fizicii, interacţiunile ce au loc în spaţiul dintre magneţi poartă numele de câmpuri magnetice. Dacă plasăm pilitură de fier în jurul unui magnet (imaginea alăturată), putem observa (re)orientarea acesteia în jurul liniilor de câmp; în acest fel putem avea o indicaţie vizuală a prezenţei câmpului magnetic.
Subiectul acestui capitol sunt câmpurile electrice şi condensatoarele ce utilizează acest principiu nu câmpurile magnetice, dar există multe asemănări între cele două.

Câmpuri electrice

Mai mult ca sigur că sunteţi familiarizaţi şi cu câmpurile electrice. Un exemplu a fost dat în primul capitol, atunci când am explicat electricitatea statică şi modul în care materiale precum parafina şi lâna se atrag după ce au fost în prealabil frecate una de cealaltă. Din nou, fizicienii includ aceste interacţiuni în domeniul câmpurilor electrice generate de două corpuri ca rezultat al dezechilibrului de electroni dintre ele. Este suficient să spunem că prezenţa unei diferenţe de potenţial (tensiuni) între două puncte duce la apariţia unui câmp electric în spaţiul liber dintre acestea.

Forţa şi fluxul

Câmpurile au două caracteristici principale: forţa şi fluxul. Forţa reprezintă cantitatea de împingere pe care un câmp îl exercită la o anumită distanţă, iar fluxul reprezintă cantitatea totală, sau efectul, câmpului prin spaţiu. Forţa şi fluxul câmpului sunt aproximativ similare tensiunii (împingere) şi curentului (curgere) printr-un conductor. Fluxul unui câmp poate întâmpina rezistenţă în spaţiu precum un curent întâmpină rezistenţă într-un conductor. Cantitatea fluxului dezvoltat în spaţiu este proporţională cu valoarea forţei aplicate împărţită la valoarea opoziţiei fluxului. În cazul curentului, tipul de material conductor determină rezistenţa specifică la curgerea acestuia; similar, în cazul fluxului, tipul materialului dielectric (izolator) ce separă cele două conductoare determină opoziţia specifică.