電場(chǎng)，電場(chǎng)力，電場(chǎng)線 概念介紹

電場(chǎng)

電場(chǎng)是電荷及變化磁場(chǎng)周圍空間里存在的一種特殊物質(zhì)。電場(chǎng)這種物質(zhì)與通常的實(shí)物不同，它不是由分子原子所組成，但它是客觀存在的，電場(chǎng)具有通常物質(zhì)所具有的力和能量等客觀屬性。

電場(chǎng)的力的性質(zhì)表現(xiàn)為：電場(chǎng)對(duì)放入其中的電荷有作用力，這種力稱為電場(chǎng)力。

電場(chǎng)的能的性質(zhì)表現(xiàn)為：當(dāng)電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力對(duì)電荷作功（這說(shuō)明電場(chǎng)具有能量）。

　靜止電荷在其周圍空間產(chǎn)生的電場(chǎng)，稱為靜電場(chǎng)；隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)在其周圍空間激發(fā)的電場(chǎng)稱為有旋電場(chǎng)（也稱感應(yīng)電場(chǎng)或渦旋電場(chǎng)）。靜電場(chǎng)是有源無(wú)旋場(chǎng)，電荷是場(chǎng)源；有旋電場(chǎng)是無(wú)源有旋場(chǎng)。普遍意義的電場(chǎng)則是靜電場(chǎng)和有旋電場(chǎng)兩者之和。

電場(chǎng)方向

電場(chǎng)是一個(gè)矢量場(chǎng)，其方向?yàn)?span style="font-size:24px;text-decoration:underline">正電荷所受電場(chǎng)力方向，與負(fù)電荷所受電場(chǎng)力方向相反。電場(chǎng)的力的性質(zhì)用電場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)描述。

電磁場(chǎng)

電場(chǎng)是存在于電荷周圍能傳遞電荷與電荷之間相互作用的物理場(chǎng)。在電荷周圍總有電場(chǎng)存在；同時(shí)電場(chǎng)對(duì)場(chǎng)中其他電荷發(fā)生力的作用。觀察者相對(duì)于電荷靜止時(shí)所觀察到的場(chǎng)稱為靜電場(chǎng)。如果電荷相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)，則除靜電場(chǎng)外，還有磁場(chǎng)出現(xiàn)。除了電荷可以引起電場(chǎng)外，變化的磁場(chǎng)也可以引起電場(chǎng)，前者為靜電場(chǎng)，后者叫做渦旋電場(chǎng)或感應(yīng)電場(chǎng)。變化的磁場(chǎng)引起電場(chǎng)，所以運(yùn)動(dòng)電荷或電流之間的作用要通過(guò)電磁場(chǎng)來(lái)傳遞。

感應(yīng)電場(chǎng) = 渦旋電場(chǎng) = 有旋電場(chǎng)

　　變化磁場(chǎng)激發(fā)的電場(chǎng)叫感應(yīng)電場(chǎng)或渦旋電場(chǎng)。

　　磁場(chǎng)變化時(shí)線圈產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)體的種類、形狀、性質(zhì)和構(gòu)成均無(wú)關(guān)，是由磁場(chǎng)本身的變化引起的。因此麥克斯韋提出了“變化的磁場(chǎng)會(huì)在其周圍的空間激發(fā)一種電場(chǎng)，正是這種電場(chǎng)使得閉合回路中產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢(shì)和感生電流”的理論，并將這種電場(chǎng)稱為渦旋電場(chǎng)。

　　感應(yīng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是閉合的，沒(méi)有起點(diǎn)、終點(diǎn)。閉合的電場(chǎng)線包圍變化的磁場(chǎng)。

電場(chǎng)強(qiáng)度

　　描述某點(diǎn)電場(chǎng)特性的物理量，符號(hào)是E，E是矢量。電場(chǎng)強(qiáng)度簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)，定義為放入電場(chǎng)中某點(diǎn)的電荷所受的電場(chǎng)力F跟它的電荷量q的比值，但場(chǎng)強(qiáng)不與q成反比，只是由比值來(lái)反映和測(cè)定。

　　場(chǎng)強(qiáng)的方向與正檢驗(yàn)電荷的受力方向相同。場(chǎng)強(qiáng)的定義是根據(jù)電場(chǎng)對(duì)電荷有作用力的特點(diǎn)得出的。對(duì)電荷激發(fā)的靜電場(chǎng)和變化磁場(chǎng)激發(fā)的渦旋電場(chǎng)都適用。場(chǎng)強(qiáng)的單位是牛/庫(kù)或伏/米，兩個(gè)單位名稱不同，但大小一樣。場(chǎng)強(qiáng)數(shù)值上等于單位電荷在該點(diǎn)受的電場(chǎng)力，場(chǎng)強(qiáng)的方向與正電荷受力方向相同。

　　電場(chǎng)的特性是對(duì)電荷有作用力，這種作用力就是電場(chǎng)力，正電荷受力方向與電場(chǎng)方向相同，負(fù)電荷受力方向與電場(chǎng)方向相反。

　　電場(chǎng)是一種物質(zhì)，具有能量，場(chǎng)強(qiáng)大處電場(chǎng)的能量大。

　　已知電場(chǎng)強(qiáng)度可判定電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力，電介質(zhì)(絕緣體)的電擊穿與場(chǎng)強(qiáng)大小有關(guān)。

　　點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度由點(diǎn)電荷決定，與試探電荷無(wú)關(guān).

　　真空中點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式：E=k×Q/r^2　

　　勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)公式：E=U/d

　　任何電場(chǎng)中都適用的定義式：E=F/q

　　介質(zhì)中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)：kQ/r^2;　

　　注：勻強(qiáng)電場(chǎng)。在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，場(chǎng)強(qiáng)大小相等，方向相同，勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線是一組疏密相同的平行線.

　　在勻強(qiáng)電場(chǎng)中，有E=U/d（只適用于勻強(qiáng)電場(chǎng)），U為電勢(shì)差，單位：伏特/米。電荷在此電場(chǎng)中受到的力為恒力，帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中作勻變速運(yùn)動(dòng)。而此電場(chǎng)的等勢(shì)面與電場(chǎng)線相垂直。

電場(chǎng)線

　　為形象地描述場(chǎng)強(qiáng)的分布，在電場(chǎng)中人為地畫出一些有方向的曲線，曲線上一 點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度的方向。電場(chǎng)線的疏密程度與該處場(chǎng)強(qiáng)大小成正比。

　　電場(chǎng)是一種物質(zhì)，電場(chǎng)線是人為畫出的便于形象描述電場(chǎng)分布的輔助工具，并不是客觀存在的。

　　在沒(méi)有電荷的空間，電場(chǎng)線具有不相交、不中斷的特點(diǎn)。靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線還具有下列特性：

　　1.電場(chǎng)線不閉合，始于正電荷（無(wú)窮遠(yuǎn)）止于負(fù)電荷（無(wú)窮遠(yuǎn)）。

　　2.電場(chǎng)線垂直于導(dǎo)體表面。

　　3.電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直。

　　感應(yīng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線具有下述特性：

　　1.電場(chǎng)線是閉合的。

　　2.閉合的電場(chǎng)線包圍磁感線。

　　知道一個(gè)電場(chǎng)的電場(chǎng)線，就可判定場(chǎng)強(qiáng)的方向和大小，就可畫出等勢(shì)面，能判定電勢(shì)高低(沿電場(chǎng)線方向電勢(shì)降低)。

　　應(yīng)該注意，電場(chǎng)線不是電荷的運(yùn)動(dòng)軌跡。根據(jù)電場(chǎng)線方向能確定電荷的受力方向和加速度方向，不能確定電荷的速度方向、運(yùn)動(dòng)的軌跡。電場(chǎng)線是直線時(shí)，電荷運(yùn)動(dòng)速度與電場(chǎng)線平行，電荷運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線重合。

電場(chǎng)力

　　電場(chǎng)力：

　　一、定義：電荷之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)發(fā)生的。只要有電荷存在，電荷的周圍就存在著電場(chǎng)，電場(chǎng)的基本性質(zhì)是它對(duì)放入其中的電荷有力的作用，這種力就叫做電場(chǎng)力。

　　二、方向：正電荷沿電場(chǎng)線的切線方向，負(fù)電荷沿電場(chǎng)線的切線方向的反方向。

　　三、計(jì)算：電場(chǎng)力的計(jì)算公式是F=qE，其中q為點(diǎn)電荷的帶電量，E為場(chǎng)強(qiáng)�；蛴蒞=Fd，也可以根據(jù)電場(chǎng)力做功與在電場(chǎng)力方向上運(yùn)動(dòng)的距離來(lái)求。電磁學(xué)中另一個(gè)重要公式W=qU（其中U為兩點(diǎn)間電勢(shì)差）就是由此公式推導(dǎo)得出。

　　電場(chǎng)力的功能：

　　由于電場(chǎng)力的作用廣泛，它應(yīng)用到粒子加速器，航天事業(yè)中導(dǎo)航修正。對(duì)新物質(zhì)的加工，對(duì)物質(zhì)排列改變，在未來(lái)可能是主要?jiǎng)恿χ�一，等等�?

　　電場(chǎng)力的研究方向：

　　在未來(lái)有電場(chǎng)力的存在航空航天事業(yè)會(huì)得到長(zhǎng)足發(fā)展，例如利用電場(chǎng)保護(hù)層（可以讓飛行器更輕）；以及讓飛行器依賴電場(chǎng)飛行（而取代現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)）；電場(chǎng)在核物質(zhì)的衰變起作用（讓我們能更好的利用能源）。

摩擦起電

　�。╡lectrification by friction)

　　用摩擦的方法使物體帶電的過(guò)程，叫做摩擦起電（或兩種不同的物體相互摩擦后，一種物體帶正電,另一種物體帶負(fù)電的現(xiàn)象）。

　　摩擦起電的原因，是因?yàn)槟Σ量梢允刮矬w得到多余的電子或失去原有的電子。得到多余電子的物體帶負(fù)電，失去原有電子的物體帶正電。

　　摩擦起電的定義：當(dāng)兩個(gè)物體相互摩擦?xí)r，一些束縛得不緊的電子往往從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，于是原來(lái)電中性的物體由于得到電子而帶負(fù)電，失去電子的物體則帶正電。

　　摩擦后的物體所帶的電荷有兩種：用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒所帶的電荷是一種（正電），用毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒所帶的電荷是另一種（負(fù)電）。

電荷量

　　通常，正電荷的電荷量用正數(shù)表示，負(fù)電荷的電荷量用負(fù)數(shù)表示。任何帶電體所帶電量總是等于某一個(gè)最小電量的整數(shù)倍，這個(gè)最小電量叫做基元電荷，也稱元電荷，用e表示，1e=1.60217733×10^-19C ，在計(jì)算中可取e=1.6×10^-19C。它等于一個(gè)電子所帶電量的多少，也等于一個(gè)質(zhì)子所帶電量的多少。國(guó)際單位制中電量的基本單位是庫(kù)侖，量綱為I*T ，1庫(kù)侖=1安培·秒。庫(kù)侖是電量的單位，符號(hào)為C，它是為紀(jì)念法國(guó)物理學(xué)家?guī)靵龆�命名的。若�?dǎo)線中載有1安培的穩(wěn)恒電流，則在1秒內(nèi)通過(guò)導(dǎo)線橫截面積的電量為1庫(kù)侖。庫(kù)侖不是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位，而是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)出單位。一個(gè)電子所帶負(fù)電荷量庫(kù)侖（元電荷），也就是說(shuō)1庫(kù)侖相當(dāng)于6.24146×10^18個(gè)電子所帶的電荷總量。電荷量的公式： Q=It（其中I是電流，單位A ；t是時(shí)間，單位s）

元電荷

　　（elementary charge)　　大多數(shù)

帶電體的電荷量都等于最小電荷量e的整倍數(shù)，但部分粒子（如六種夸克）除外。最小電荷量e就叫做元電荷

　　e=1.60217733×10^-19C

　　到現(xiàn)在為止，也許人們都這么認(rèn)為：分子之間什么都沒(méi)有。其實(shí)大多數(shù)情況分子是由原子組成的。如果我們把它轉(zhuǎn)為“原子之間有什么”的話也許會(huì)讓這個(gè)問(wèn)題更科學(xué)。

　　什么是電場(chǎng)？也許很多人都把它忽略了，覺(jué)得它只是物理學(xué)的一個(gè)很小的領(lǐng)域。但我覺(jué)得電場(chǎng)是一個(gè)非常了不起的東西。他是世界上一切力量之源。他是一切物理、工業(yè)、化學(xué)、能源、電子、信息、生物等學(xué)科研究的本質(zhì)對(duì)象。為什么呢？讓我們?cè)敿?xì)分析一下：

　　1.摩擦力，彈力主要由電場(chǎng)力貢獻(xiàn)的

　　2.分子之間的力由電場(chǎng)力組成

　　3.生化反應(yīng)的動(dòng)力源泉是電場(chǎng)

　　4.電流，電壓由電場(chǎng)力引起

　　5.光、電磁波由電場(chǎng)引起

　　6.信息技術(shù)也是研究電場(chǎng)的特性。

　　保守場(chǎng)

　　保守場(chǎng)，電場(chǎng)做功與路徑無(wú)關(guān)，只與始末位置有關(guān)。

　　渦旋電場(chǎng)

　　磁場(chǎng)變化時(shí)線圈產(chǎn)生的感生電動(dòng)勢(shì)與導(dǎo)體的種類、形狀、性質(zhì)和構(gòu)成均無(wú)關(guān)，是由磁場(chǎng)本身的變化引起的。因此麥克斯韋提出了“變化的磁場(chǎng)會(huì)在其周圍的空間激發(fā)一種電場(chǎng)，正是這種電場(chǎng)使得閉合回路中產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢(shì)和感生電流”的理論，并將這種電場(chǎng)稱為渦旋電場(chǎng)。

如何研究電場(chǎng)

　　電場(chǎng)的基本性質(zhì)是對(duì)放入其中的電荷有作用力，因此可以通過(guò)這一性質(zhì)來(lái)研究電場(chǎng)。放入電場(chǎng)中試探電場(chǎng)性質(zhì)的電荷稱為試探電荷。試探電荷的電荷量應(yīng)足夠小，使得它被放入電場(chǎng)后不會(huì)影響原有電場(chǎng)的分布：另外，它的線度也應(yīng)足夠小，這樣才能方便地研究電場(chǎng)中各點(diǎn)的情況。

靜電的防止

　　摩擦產(chǎn)生的靜電，在生產(chǎn)、生活上給人們帶來(lái)很多麻煩，甚至造成傷害。

　　印刷廠里，紙頁(yè)間的摩擦起電，會(huì)使紙頁(yè)粘在一起，難于分開，給印刷廠帶來(lái)麻煩，印染廠里，面紗、毛線、人造纖維上的靜電，會(huì)吸引空氣中的塵埃，使印染質(zhì)量下降，干干凈凈的人造纖維服裝，穿不了多大功夫就會(huì)蒙上一層灰塵，也是由于靜電吸塵埃的緣故。

　 　靜電電荷積累到一定程度，會(huì)產(chǎn)生火花放電，帶來(lái)不幸。在地毯上行走的人，與地毯摩擦而帶的電如果足夠多，當(dāng)他伸手去拉金屬門把手時(shí)，手與金屬把手間會(huì)產(chǎn) 生火花放電，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使他痙攣。在空氣中飛行的飛機(jī)，與空氣摩擦而帶的電人如果在著陸過(guò)程中沒(méi)有導(dǎo)走，當(dāng)?shù)厍谌藛T接近機(jī)身時(shí)，人與飛機(jī)間課程產(chǎn)生火花放 電，嚴(yán)重時(shí)可能將人擊倒。專門用來(lái)裝汽油或柴油等液體燃料的卡車，在灌油，運(yùn)輸過(guò)程中，燃油與油罐摩擦、撞擊而帶電，如果沒(méi)有及時(shí)導(dǎo)走，積累到一定程度， 會(huì)產(chǎn)生電火花，引起爆炸。

　 　防止靜電危害的基本辦法，是盡快把產(chǎn)生的靜電導(dǎo)走，避免越積越多。具體措施則多種多樣。油罐車是靠一條拖在地上的鐵鏈把靜電導(dǎo)走。飛機(jī)機(jī)輪上通常都裝有 搭地線，也有用導(dǎo)電橡膠做機(jī)輪輪胎的，著陸時(shí)它們可將機(jī)身的靜電導(dǎo)入地下。在地毯中夾雜0.05~0.07毫米的不銹鋼絲導(dǎo)電纖維，消除靜電的效果很好。 在印染常中保持適當(dāng)?shù)臐穸龋�潮濕的空氣可以使靜電荷很快消失。