Sähkökenttä

Fysiikassa sähkökenttä on kenttä, jossa mahdollisesti oleviin sähkövarauksiin kenttä kohdistaa voiman. Sähkökenttä on vektorikenttä, ja sellainen muodostuu jokaisen sähkövarauksen ympärille sekä myös muuttuvan magneettikentän vaikutuksesta. Kahden sähkövarauksen välisen vuorovaikutuksen ajatellaan tapahtuvan niin, että toinen niistä synnyttää ympärilleen sähkökentän, joka kohdistaa toiseen voiman.
Sähkökenttiä voidaan kuvata kenttäviivoilla, jotka sopimuksen mukaan alkavat positiivisista ja päättyvät negatiivisiin varauksiin, elleivät ne ulotu äärettömän kauas. Kenttäviivat eivät leikkaa toisiaan. Jos positiivinen ja negatiivinen varaus ovat erittäin lähellä toisiaan, niin että ne muodostavat sähködipolin, tarpeeksi kaukana niiden kentät kumoavat toisensa ja kentän voimakkuus on nolla. Tästä syystä esimerkiksi neutraalin atomin sähkökenttä ei juuri ulotu atomin ulkopuolelle, vaikka siinä on sekä positiivisia että negatiivisia varauksia. Samoin kondensaattorin sähkökenttä on käytännöllisesti katsoen kokonaan sen levyjen välissä, sillä muualla levyjen vastakkaisten varausten aiheuttamat kentät kumoavat toisensa.
Koska sähkökentän voimakkuus määritellään hiukkasiin kohdistuvan voiman ja niiden varauksen suhteena, on sen yksikkö
SI-järjestelmässä newton/coulombi (N/C). Kun newton toisaalta on sama kuin yksi joule metriä kohti ja voltti sama kuin yksi joule coulombia kohti, voidaan sähkökentän voimakkuuden yksikkönä käyttää myös volttia metriä kohti (V/m), kuten yleensä onkin tapana. Yksiköt 1 N/C ja 1 V/m ovat yhtä suuret.
Sähkökentän idean esitteli alun perin Michael Faraday.

Matalataajuinen sähkökenttä

Maan pinnalla vallitsee luontainen matalataajuinen eli hitaasti värähtelevä sähkökenttä. Luontainen sähkökenttä koostuu yleensä taajuudeltaan aivojen alfa-aaltoja muistuttavasta Schumannin resonanssista sekä paikallisista virtauksista, joista toinen on aivojen delta-aaltoja muistuttava kolmen hertsin taajuinen ja toinen 0,7:n hertsin tajuinen.

Sähkökenttien turvallisuus

Euroopan neuvosto suositti vuonna 2011, että jäsenvaltioissa ryhdytään toimiin, jotta väestö altistuisi mahdollisimman vähän korkeataajuisille sähkömagneettisille kentille. Etenkin lasten ja nuorten altistumisen vähentämiseksi piti ryhtyä toimiin, koska heillä on suurin riski saada pään alueen kasvaimia. Neuvosto suositti, että jäsenvaltioiden raja-arvoissa huomioitaisiin korkeataajuisten sähkökenttien fysikaalisten lämpövaikutusten lisäksi myös niiden fysiologiset vaikutukset, toisin kuin Suomessakin käytetyssä ICNRP:n raja-arvossa. Neuvosto suositti raja-arvojen varovaisuusperiaatteen mukaista laskemista tasolle 0,6 volttia/metri ja myöhemmin tasolle 0,2 volttia/metri

Johde sähkökentässä

Kun johteessa ei kulje sähkövirtaa, sähkökenttä sen sisällä on aina nolla. Kun johdekappale viedään sähkökentään, sen sisälle syntyy hyvin lyhytaikaisia järjestäytymisvirtoja, joiden tuloksena syntyy tasapainotilanne siten, että johdekappaleen pinnalle syntyy toiselle puolelle negatiivinen, toiselle puolelle positiivinen varaus, mutta kaikkialla kappaleen sisällä varaus on nolla. Nämä pintavaraukset syntyvät siten, että elektronit siirtyvät johteen sisällä niin, että toisella puolella niistä syntyy pinnalle vajaus, kun taas toisella puolella niitä kertyy pinnalle ylimäärin. Nämä pintavaraukset tulevat sen suuruisiksi, että niiden aikaansaama sähkökenttä kaikkialla johteen sisällä on yhtä suuri mutta vastakkais­suuntainen kuin ulkoinen kenttä. Täten se kumoaa ulkoisen sähkökentän johdekappaleen sisällä, sillä niiden summa on nolla. Samalla johdekappale muuttaa sähkökentän muotoa myös ulkopuolellaan, niin että kenttäviivat ovat joka puolella kohtisuorassa kappaleen pintaa vastaan.

Sähköinen potentiaali

Staattisen sähkökentän roottori on nolla, joten se on pyörteetön, konservatiivinen kenttä. Näin ollen kentälle voidaan määritellä potentiaali, toisin sanoen funktio , jonka divergenssi on sähkökentän voimakkuuden suuruinen:
.
Tämä on täysin analoginen gravitaation potentiaalille.