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电场


贡献者:ysjab    浏览:3069次    创建时间:2009-07-29

电场  电场 diànchǎng [electric field]
  电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。电场这种物质与通常的实物不同,它不是由分子原子所组成,但它是客观存在的。电场具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。电场的力的性质表现为:电场对放入其中的电荷有作用力,这种力称为电场力。电场的能的性质表现为:当电荷在电场中移动时,电场力对电荷作功(这说明电场具有能量)。
  静止电荷在其周围空间产生的电场,称为静电场;随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为有旋电场[1](也称感应电场或涡旋电场)。静电场是有源无旋场,电荷是场源;有旋电场是无源有旋场。普遍意义的电场则是静电场和有旋电场两者之和。
  电场是一个矢量场,其方向为正电荷的受力方向。电场的力的性质用电场强度来描述。
  一、静电场
  静电场是由静止电荷激发的电场。静电场的电场线起始于正电荷或无穷远,终止于负电荷或无穷远。其电场力移动电荷做功具有与路径无关的特点。用电势差描述电场,或用等势面形象地说明电场的分布。
  二、感应电场
  变化磁场激发的电场叫感应电场或涡旋电场。感应电场的电场线是闭合的,没有起点、终点。闭合的电场线包围变化的磁场。
  电场强度
  描述某点电场特性的物理量,符号是E,E是矢量。电场强度简称场强,定义为放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值,场强的方向与正检验电荷的受力方向相同。场强的定义是根据电场对电荷有作用力的特点得出的。对电荷激发的静电场和变化磁场激发的涡旋电场都适用。场强的单位是牛/库或伏/米,两个单位名称不同大小一样。场强数值上等于单位电荷在该点受的电场力,场强的方向与正电荷受力方向相同。
  电场的特性是对电荷有作用力,电场力,正电荷受力方向与方向相同,负电荷受力方向与方向相反。电场是一种物质,具有能量,场强大处电场的能量大。
  已知电场强度可判定电场对电荷的作用力,电介质(绝缘体)的电击穿与场强大小有关。
  点电荷的电场强度由点电荷决定,与试探电荷无关.
  真空中点电荷场强公式:E=k*Q/r^2
  匀强电场场强公式:E=U/d
  任何电场中都适用的定义式:E=F/q
  介质中点电荷的场强:kQ/(ε*r^2)
  注:匀强电场。在匀强电场中,场强大小相等,方向相同,匀强电场的电场线是一组疏密相同的平行线.
  在匀强电场中,有E=U/d(只适用于匀强电场),U为电势差,单位:伏特/米。电荷在此电场中受到的力为恒力,带电粒子在匀强电场中作匀变速运动。而此电场的等势面与电场线相垂直。
  电场线
  为形象地描述场强的分布,在电场中人为地画出一些有方向的曲线,曲线上一点的切线方向表示该点场强的方向。电场线的疏密程度与该处场强大小成正比。
  电场是一种物质,电场线是我们人为画出的便于形象描述电场分布的辅助工具,并不是客观存在的。
  在没有电荷的空间,电场线具有不相交、不中断的特点。静电场的电场线还具有下列特性:
  1、电场线不闭合,始于正电荷终止于负电荷;
  2、电场线垂直于导体表面;
  3、电场线与等势面垂直。
  感应电场的电场线具有下述特性:
  1、电场线是闭合的;
  2、闭合的电场线包围磁感线。
  知道一个电场的电场线,就可判定场强的方向和大小,就可画出等势面,能判定电势高低(沿电场线方向电势降低)。
  应该注意,电场线不是电荷的运动轨迹。根据电场线方向能确定电荷的受力方向和加速度方向,不能确定电荷的速度方向、运动的轨迹。电场线是直线时,电荷运动速度与电场线平行,电荷运动轨迹与电场线重合。
  三、摩擦起电(electrification by friction)
  用摩擦的方法使物体带电的过程,叫做摩擦起电(或两种不同的物体相互摩擦后,一种物体带正电,另一种物体带负电的现象)。
  摩擦起电的原因,是因为摩擦可以使物体得到多余的电子或失去原有的电子。得到多余电子的物体带负电,失去原有电子的物体带正电。
  四、电荷量(quantity of electricity)
  物体所带电荷的多少叫做电荷量。电荷量用Q或q来表示。电荷量的国际单位是C,读作库仑,简称库。
  五、元电荷(elementary charge)
  带电体的电荷量都等于最小电荷量e的整倍数。最小电荷量e就叫做元电荷
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  到现在为止,也许人们都这门认为。分子之间什么都没有。其实大多数情况分子是由原子组成的。如果我们把它转为“原子之间有什么”的话也许会让这个问题更科学。
  什么是电场?也许很多人都把它忽略了,觉得它只是物理学的一个很小的领域。但我觉得电场是一个非常了不起的东西。他是世界上一切力量之源。他是一切物理、工业、化学、能源、电子、信息、生物等学科研究的本质对象。为什么呢?让我们详细分析一下:
  1、压力、推力、弹力、摩擦力的本质是电场;
  2、分子之间的力由电场力组成;
  3、生化反应的动力源泉是电场;
  4、电流,电压由电场力引起;
  5、光、电磁波由电场引起;
  6、信息技术也是研究电场的特性。
  我们所见到的一切运动,反应,变化都是电场错综复杂,相互作用的结果。如果学过大学物理你就会知道,电场到底是什么,其实电场就是原子核对核外电子的吸引力。当这种力分布不均匀时,物质就会对外界体现一些宏观力。我们就会感觉到有电场的存在。比如静电、电势等。这样一来。我们就可以说原子核对电子的引力是世界上一切运动的力量来源(当然外有引力除外)。
  那为什么原子核会对电子有引力呢?这是目前科学界没有回答的问题。就这个问题我曾经问过一位中科院院士(胡海岩,北京理工大学校长)。他回答说,目前认为自然界中一共有四种力:分别是电场力,万有引力、强相互作用力、弱相互作用力;至于电场是什么,他也没有给出回答。只是说如果有人解决了这个问题,那必须是一个公认程度比较高的诺贝尔奖。因为他涉及到了引力的起源。
  保守场
  保守场,电场做功与路径无关,只与始末位置有关。



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