電場

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電場(Electric Field)

目錄

什麼是電場[1]

  電場是傳遞電荷與電荷間相互作用的物理場。電場是一種特殊形式的物質,能使場內的電荷感受到力的作用。靜止電荷周圍的電場稱為“靜電場”。運動電荷周圍除了存在電場外,還有磁場。

電場的基本性質[2]

  (一)電場的力的性質——電場強度

  電荷在其周圍空間激發電場,電場是電荷間相互作用的媒介,電場最基本的性質是對放人其中的電荷有力的作用,電場中某點的場強由電場本身決定,放入該點的試探電荷越大,電場力就越大,放人該點的電荷越小,電場力就越小,但電場力與試探電荷的比值不變,這個值由電場各處的空間位置決定,與試探電荷大小以及受的電場力大小無關,就是在該點不放電荷,該點的電場強度還是那麼大.電場強度就是反映電場的力的性質的物理量,是矢量,有大小和方向.電場強度的定義式為E=\times{F}{q},點電荷電場的決定式為E=k\times{Q}{r^2},由此公式知點電荷的電場強度由點電荷的電荷量和到點電荷的距離決定,同一電場周圍空間不同位置的電場不同,為了形象地反映電場的強弱和方向,引入電場線,即在電場中畫一些有方向的曲線,曲線的疏密程度反映電場的強弱,曲線的方向表示電場的方向,它起源於正電荷,終止於負電荷或無窮遠,靜電場中的電場線不閉合,不相交,不表示帶電粒子的運動軌跡。

  (二)電場的能的性質——電勢和電勢差

  電荷放入電場中電場力會對電荷做功,所以電荷在電場中具有能量,叫電勢能。在電場中某一點放入一個試探電荷,它具有的電勢能和電荷量的比值,叫該點的電勢,公式\phi=\times{\epsilon}{q}。選取了零電勢點後,在該點放人不同的電荷,電勢能不q同,但電勢能和電荷量的比值不變,這個比值也是由電場本身決定的,與試探電荷的大小和它具有的電勢能的大小無關.這一點不放電荷,這個值也不會變化.電勢反映了電場的能的性質,是個標量,有相對性,零電勢點的選取不同,這個值就不同,電勢有正負,正數表示該點電勢比零電勢點電勢高,負數表示該點電勢比零電勢點電勢低.電場中兩點問電勢的差值叫電勢差,由電場本身決定,電勢差與零電勢點的選取無關,U12 = φ2 − φ1。為了描述電場中電勢相等的各個點,引入等勢面,等勢面的特點是不同的等勢面不相交,等勢面上移動電荷電場力不做功。

  • 兩種基本性質間的關係

  1.等勢面和電場線的關係

  ①等勢面一定跟電場線垂直;

  ②電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面;

  ③沿電場線方向,電勢降落最快;

  ④同一等勢面上各點的電場強度的大小不一定相同;

  ⑤電場強度越大的地方,等差等勢面越密集;

  ⑥場強大的地方,電勢不一定高,場強小的地方,電勢不一定低,場強為零的地方電勢不一定為零。

  2.電場強度和電勢差的關係

  在勻強電場中,電場強度在數值上等於沿場強方向上單位距離的電勢差,即E=\times{U}{d}.在非勻強電場中,不能用公式E=\times{U}{d}進行定量計算,但可以進行定性判定。

  3.電場力做功的特點

  只與電場的初末位置有關,與電荷的運動路徑無關,兩個公式W = Fd = qEd,W = qU.對勻強電場,兩個公式都可用;對非勻強電場,只能用後面的公式。

參考文獻

  1. 王兵.第一章 電工基礎 維修電工實用技術手冊.江蘇科學技術出版社,2008
  2. 羅春峰.電場的兩種基本性質及其關係[J].中學生數理化:學研版,2011(8)
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