Gustoća električnoga naboja

Prikaz električnog polja koje okružuje pozitivni (crveno) i negativni (plavo) električni naboj.

Način rada elektroskopa s kuglicom.

Gustoća električnoga naboja (oznake λ, σ, ρ) je fizikalna veličina koja opisuje električni naboj ili količinu elektriciteta po duljini l:

[math]\displaystyle{ \lambda = \frac{Q}{l}\,\quad }[/math]

ploštini S:

[math]\displaystyle{ \sigma = \frac{Q}{S}\,\quad }[/math]

ili obujmu (volumenu):

[math]\displaystyle{ \rho = \frac{Q}{V}\,\quad }[/math]

Koristi se za potrebe proračuna kad se na naelektriziranom tijelu nalazi tako velik broj nepomičnih električki nabijenih čestica da nije moguće uzeti u obzir njihove pojedinačne električne naboje i položaje. Negativna je ako je električni naboj naelektriziranoga tijela negativan.

Mjerna jedinica linearne gustoće električnoga naboja je kulon po metru (C/m), površinske gustoće električnoga naboja kulon po četvornom metru (C/m²) i volumne gustoće električnoga naboja kulon po kubnom metru (C/m³). Gustoću električki nabijenih čestica koje se gibaju opisuje gustoća električne struje.

Objašnjenje

Izvor silnica u elektrostatskom polju su električni naboji. Kako je gustoća silnica mjera za jakost električnog polja, to između jakosti električnog polja i gustoće električnog naboja mora postojati određeni odnos.

Gustoća električnoga naboja σ po ploštini je omjer između električnog naboja Q i ploštine S na kojoj se on nalazi, to jest:

[math]\displaystyle{ \sigma = \frac{Q}{S}\,\quad }[/math]

Mjerenja su pokazala da je gustoća električnog naboja upravno proporcionalna s jakošću električnog polja E, gdje je ε₀ konstanta razmjernosti, koja se naziva dielektričnom konstantom vakuuma ili kraće dielektričnost vakuuma, pa je:

[math]\displaystyle{ \sigma = \frac{Q}{S} = \varepsilon_{\text{0}} \cdot E }[/math]