Redigerer Elektrisk ladning (avsnitt)

== Sammen med andre størrelser ==
=== Elektrisk ladning som grunnlaget for elektrisitetslæren ===
[[Fil:VFPt charges plus minus thumb.svg|thumb|Representasjon av elektriske feltlinjer mellom to motsatte ladninger av samme størrelse.]]

Elektrisk ladete legemer omgir seg med et [[elektrisk felt]] og blir selv påvirket av slike felter. Mellom de ladede legemene virker ''Coulomb kraften'', som sammenlignet med gravitasjonskraften mellom ladningsbærerne er svært sterk, mellom to protoner er for eksempel den elektriske frastøtingen 10<sup>35</sup> ganger sterkere enn gravitasjonskraften mellom dem. Kraften forårsaker tiltrekking mellom en positiv og en negativ ladning, men frastøting mellom to like ladninger. En skulle kanskje tror at frastøtingen mellom protonene i atomkjernen fikk disse til å fare fra hverandre. Imidlertid virker den [[Sterk kjernekraft|sterke kjernekraft]] til å holde nukleonene i  atomkjernen sammen til tross for frastøtningskreftene mellom protonene.<ref>[[#YL|Young og Freedman: ''University physics'' side 164.]]</ref> Elektrostatikken handler om elektriske ladninger i ro, deres distribusjon av ladning og det elektriske felt mellom dem.

Ved utlading av legemer avgis energi, som opprinnelig ble brukt for å skille motsatte ladninger som tiltrekker hverandre. Denne energien som trengs til ladningsseparasjon forekommer som elektrisk feltenergi. Elektrisk spenning indikerer hvor mye energi som er nødvendig for å flytte et objekt med en viss elektrisk ladning i det elektriske feltet.

Når elektriske ladninger beveger seg snakker en om elektrisk strøm. Bevegelse av elektriske ladninger er årsak til [[elektromagnetisme|elektromagnetiske felt]]er. Om en ladning beveges gjennom et magnetisk felt oppstår en resulterende kraft på ladningen, kalt [[Lorentzkraft]]en. Det samme vil også skje med en elektrisk leder i et magnetfelt. Dette er det grunnlegende prinsippet bak [[Elektrisk motor|elektriske motorer]]. Motsatt vil et varierende magnetfelt forårsake at det induseres spenning i en elektrisk ledersløyfe. Dette kalles [[elektromagnetisk induksjon]] og beskrives av [[Faradays lov]]. Loven sier at den induserte [[Elektromotorisk spenning|elektromotoriske spenningen]] i en krets er lik forandringen av den [[magnetisk fluks]] som omslutter kretsen. Matematisk uttrykkes dette slik:

:<math>\mathcal{E} = -{{d\Phi_\mathrm{B}} \over dt} \ </math>

der <math>\mathcal {E}</math> er elektromotorisk spenning (EMS) og Φ<sub>B</sub> er magnetisk fluks. Uttrykket sier altså at det er den [[deriverte|tidsderiverte]] av fluksen som gir en indusert EMS. Dette fenomenet utnyttes i elektriske [[generator]]er.

En mer generell beskrivelse av dette er gitt med Maxwells ligninger og den [[spesielle relativitetsteori]]. Bevegelige ladninger i generelle form studeres i [[elektrodynamik]]en. Vekselvirkning mellom ladete partikler som finner sted ved hjelp av fotoner er tema innenfor [[kvanteelektrodynamikk]]en.

=== Ladningstetthet og elektrisk felt ===
Beskrivelsen av elektriske vekselvirkninger mellom elementærpartikler er praktisk bare i systemer med få partikler. For mange formål er det imidlertid helt tilstrekkelig å arbeide med romlig og tidsmessige gjennomsnittsstørrelser siden de små detaljene er ubetydelig for den makroskopiske fremstillingen. I utgangspunktet ble de grunnleggende likningene for elektromagnetismen etablert uten å vite om submikroskopiske strukturer. Ved å benytte teknikker for middelverdiberegninger forblir de grunnleggende likninger for elektromagnetisme uendret. Hvorvidt de midlere eller de nøyaktige likningene benyttes er gitt ut fra sammenhengen.

Ladningsfordeling i rommet er beskrevet ved en ladningstetthet ''&rho;''. Denne gir opphav til et [[elektrisk felt]] '''E''' som er gitt av [[Gauss' lov]]. Ved bruk av  [[Nabla-operator]]en kan den uttrykkes ved [[divergens]]en

:<math> \boldsymbol{\nabla} \cdot \mathbf{E} = \frac {\rho} {\epsilon_0} </math>

hvor ''&epsilon;'' er [[permittivitet]]en til vakuum, også kalt den elektrisk feltkonstanten. Dette betyr at elektrisk [[feltlinje]]r har sin kilde i positive ladninger og negative ladninger tar dem opp.

I [[kovariant relativitetsteori]] kan det elektriske feltet kombineres med det [[magnetisk felt|magnetiske feltet]] i  [[Kovariant relativitetsteori#Ladet partikkel i elektromagnetisk felt|Faradays felttensor]]. Romladningstetthet ''&rho;'' multiplisert med [[lyshastigheten|lysets hastighet]] ''c'' danner sammen med [[elektrisk strøm]]tetthet '''J''' en firevektor {{nowrap|''J<sup>&mu;</sup>'' {{=}} (''c&rho;'','''J''')}}.

=== Ladning og elektrisk strøm ===
{{Utdypende artikkel|Elektrisk strøm}}

Når en elektrisk strøm flyter betyr det at ladningsbærere passerer gjennom et område, for eksempel tverrsnitt av en elektrisk leder, per tidsenhet (også bare kalt «strøm»). Denne parameteren gis symbolet <math>I</math>.

Enkelt sagt er forholdet mellom elektrisitet <math> I </math> og ladning <math> Q </math> gitt av uttrykket:

:<Math> I = \frac {\mathrm {d} Q} {\mathrm {d} t} </math>.

Hvor mye elektrisk ladning som er flyttet i tiden mellom <math> t_0 </math> og <math> t </math> følger av integrering på begge sider av uttrykket:

: <math>Q(t) = Q(t_0) + \int\limits_{t_0}^{t} I(t)\ \mathrm{d}t</math>

For et konstant strøm er forholdet mellom ladning og strøm:

: <math>I = \frac{Q}{t} \quad \Leftrightarrow\quad Q = I \cdot t</math>.

Basert på denne ligningen sees det at coulomb kan representeres som <math>1\,\mathrm{C} = 1\,\mathrm{As}</math>. Dette forholdet angir grunnenhetene ampere og sekund er coulomb i [[SI-systemet]].

På grunn av konservering av ladningen vil ladningsmengden i et gitt romlig område varierer bare i den grad ladningen strømme inn eller ut av dette området. Dette tilsvarer tilsvarer [[kontinuitetsligning]]en. Ladningen regnes lik volumintegralet av ladningstettheten <math> \rho </math> innenfor det gitte rommet <math> V </math>. Endringen av denne ladningen er lik flateintegralet av [[elektrisk strøm|strømtettheten]] '''J&thinsp;''' over den lukkede overflaten <math> S </math> til volumet <math> V </math> (<math>S = \partial V</math>, «randen av <math> V </math>»), og er lik den elektriske strømmen <math> I </math>. Strømretningen ut av volumet er definert som positiv:

: <math>- \frac{\mathrm{d}}{\mathrm{d}t} \iiint_V \rho \, \mathrm{d}V = \iint_{\partial V}\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\!\;\;\;\subset\!\supset \mathbf{J}\;\cdot\mathrm{d}\mathbf{S} = I</math>.

Ved bruk av [[divergensteoremet]] finner man herav kontinuitetsligningen på vanlig form.