电场

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电场(Electric Field)

目录

什么是电场[1]

  电场是传递电荷与电荷间相互作用的物理场。电场是一种特殊形式的物质,能使场内的电荷感受到力的作用。静止电荷周围的电场称为“静电场”。运动电荷周围除了存在电场外,还有磁场。

电场的基本性质[2]

  (一)电场的力的性质——电场强度

  电荷在其周围空间激发电场,电场是电荷间相互作用的媒介,电场最基本的性质是对放人其中的电荷有力的作用,电场中某点的场强由电场本身决定,放入该点的试探电荷越大,电场力就越大,放人该点的电荷越小,电场力就越小,但电场力与试探电荷的比值不变,这个值由电场各处的空间位置决定,与试探电荷大小以及受的电场力大小无关,就是在该点不放电荷,该点的电场强度还是那么大.电场强度就是反映电场的力的性质的物理量,是矢量,有大小和方向.电场强度的定义式为E=\times{F}{q},点电荷电场的决定式为E=k\times{Q}{r^2},由此公式知点电荷的电场强度由点电荷的电荷量和到点电荷的距离决定,同一电场周围空间不同位置的电场不同,为了形象地反映电场的强弱和方向,引入电场线,即在电场中画一些有方向的曲线,曲线的疏密程度反映电场的强弱,曲线的方向表示电场的方向,它起源于正电荷,终止于负电荷或无穷远,静电场中的电场线不闭合,不相交,不表示带电粒子的运动轨迹。

  (二)电场的能的性质——电势和电势差

  电荷放入电场中电场力会对电荷做功,所以电荷在电场中具有能量,叫电势能。在电场中某一点放入一个试探电荷,它具有的电势能和电荷量的比值,叫该点的电势,公式\phi=\times{\epsilon}{q}。选取了零电势点后,在该点放人不同的电荷,电势能不q同,但电势能和电荷量的比值不变,这个比值也是由电场本身决定的,与试探电荷的大小和它具有的电势能的大小无关.这一点不放电荷,这个值也不会变化.电势反映了电场的能的性质,是个标量,有相对性,零电势点的选取不同,这个值就不同,电势有正负,正数表示该点电势比零电势点电势高,负数表示该点电势比零电势点电势低.电场中两点问电势的差值叫电势差,由电场本身决定,电势差与零电势点的选取无关,U12 = φ2 − φ1。为了描述电场中电势相等的各个点,引入等势面,等势面的特点是不同的等势面不相交,等势面上移动电荷电场力不做功。

  • 两种基本性质间的关系

  1.等势面和电场线的关系

  ①等势面一定跟电场线垂直;

  ②电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面;

  ③沿电场线方向,电势降落最快;

  ④同一等势面上各点的电场强度的大小不一定相同;

  ⑤电场强度越大的地方,等差等势面越密集;

  ⑥场强大的地方,电势不一定高,场强小的地方,电势不一定低,场强为零的地方电势不一定为零。

  2.电场强度和电势差的关系

  在匀强电场中,电场强度在数值上等于沿场强方向上单位距离的电势差,即E=\times{U}{d}.在非匀强电场中,不能用公式E=\times{U}{d}进行定量计算,但可以进行定性判定。

  3.电场力做功的特点

  只与电场的初末位置有关,与电荷的运动路径无关,两个公式W = Fd = qEd,W = qU.对匀强电场,两个公式都可用;对非匀强电场,只能用后面的公式。

参考文献

  1. 王兵.第一章 电工基础 维修电工实用技术手册.江苏科学技术出版社,2008
  2. 罗春峰.电场的两种基本性质及其关系[J].中学生数理化:学研版,2011(8)
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