電場(chǎng) 電場(chǎng)強(qiáng)度

電場(chǎng)電場(chǎng)強(qiáng)度近代物理的理論和實(shí)驗(yàn)證明，超距作用的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，電力的傳遞雖然很快（約為3×108m/s），但并非不需要時(shí)間；而超距作用觀點(diǎn)中的以太也是不存在的.實(shí)際上，電荷之間的相互作用是通過(guò)電場(chǎng)來(lái)傳遞的，即

電荷←→電場(chǎng)←→電荷

場(chǎng)是物質(zhì)存在的一種形式，它與分子、原子所組成的實(shí)物一樣具有質(zhì)量、動(dòng)量和能量等屬性.靜電場(chǎng)不能像一般實(shí)物那樣看得見(jiàn)摸得著，但是依然對(duì)外有物質(zhì)性表現(xiàn).靜電場(chǎng)的物質(zhì)性表現(xiàn)有兩個(gè)方面，即（1）在靜電場(chǎng)中的任何帶電體都會(huì)受到電場(chǎng)的作用力.（2）當(dāng)帶電體在靜電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電場(chǎng)力會(huì)對(duì)它做功.以上兩種物質(zhì)性表現(xiàn)是研究靜電場(chǎng)的基礎(chǔ)，根據(jù)靜電場(chǎng)的第一種表現(xiàn)，從力的觀點(diǎn)出發(fā)引入電場(chǎng)強(qiáng)度；根據(jù)靜電場(chǎng)的第二種表現(xiàn)，從功和能的角度引入電勢(shì).電場(chǎng)強(qiáng)度二、為了定量描述電場(chǎng)，我們從電場(chǎng)物質(zhì)性表現(xiàn)——位于靜電場(chǎng)中的任何帶電體都會(huì)受到電場(chǎng)的作用力，引入描述電場(chǎng)的物理量.電場(chǎng)的分布是空間連續(xù)的，在電場(chǎng)中放入的電量足夠小的點(diǎn)電荷q0，稱為試驗(yàn)電荷，逐點(diǎn)觀察電場(chǎng)中場(chǎng)點(diǎn)的受力情況.如圖8-2所示圖8-2試驗(yàn)電荷在場(chǎng)中不同位置的受力情況在帶電體周圍的空間中用掛在絲線下端的帶電小球作為試驗(yàn)電荷，把它先后掛在a、b、c、d等位置上，測(cè)量電場(chǎng)對(duì)它的作用力F.F的大小可由絲線偏離鉛垂線的角度來(lái)確定.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在a、b位置處，試驗(yàn)電荷受到的作用力依次減小，而在c、d位置處，試驗(yàn)電荷所受到的作用力也依次減弱，但方向卻與前者不同.實(shí)驗(yàn)表明，電場(chǎng)對(duì)位于不同點(diǎn)的試驗(yàn)電荷所施加力的大小和方向都有可能不同，電場(chǎng)是位置的函數(shù).若在某一固定點(diǎn)P，先后放置不同電量的試驗(yàn)電荷q0和2q0.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)電荷受力分別為F和2F，它們的方向相同而大小不同，但是在同一點(diǎn)處有可見(jiàn)，在電場(chǎng)中某一場(chǎng)點(diǎn)上，比值Fq0是大小和方向都與試驗(yàn)電荷無(wú)關(guān)的矢量，描述了電場(chǎng)自身的性質(zhì).由此，定義電場(chǎng)中某場(chǎng)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E（簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)）等于單位正電荷在該點(diǎn)所受的電場(chǎng)力，即(8-3)

在國(guó)際單位制中，電場(chǎng)強(qiáng)度的單位為伏/米（V/m）.電場(chǎng)強(qiáng)度的計(jì)算三、點(diǎn)電荷電場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)1.設(shè)真空中有一點(diǎn)電荷q，求該電荷所產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度分布.如圖8-3所示，以點(diǎn)電荷所在處為原點(diǎn)O，在距離點(diǎn)電荷為r的任意一場(chǎng)點(diǎn)P處放入一試驗(yàn)電荷q0，根據(jù)庫(kù)侖定律，其所受的作用力為圖8-3點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)如果q為正電荷，E的方向與er的方向相同；如果q為負(fù)電荷，E的方向與er的方向相反.由式（8-5）可見(jiàn)，E的大小只與距離r有關(guān)，在以點(diǎn)電荷q為中心、以r為半徑的球面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，而E的方向沿半徑向外(q>0)或指向中心(q<0).通常說(shuō)這樣的電場(chǎng)是具有球?qū)ΨQ性的.場(chǎng)強(qiáng)疊加原理2.若電場(chǎng)是由點(diǎn)電荷系q1，q2，q3，…，qn共同產(chǎn)生的，則根據(jù)靜電力的疊加原理，試驗(yàn)電荷q0在電場(chǎng)中任一點(diǎn)P處所受到的靜電力等于各個(gè)點(diǎn)電荷q1，q2，q3，…，qn單獨(dú)存在時(shí)所受力F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3，…，F(xiàn)n的矢量和，即

式（8-6）表明，在點(diǎn)電荷系的電場(chǎng)中，某點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和.這稱為場(chǎng)強(qiáng)疊加原理.兩個(gè)相距為l(lr)的等量異號(hào)點(diǎn)電荷+q和－q組成的系統(tǒng)稱為電偶極子.若取－q到+q的矢徑為l，則電量q與l的乘積稱為電偶極矩，簡(jiǎn)稱電矩，用Pe表示，Pe=ql.試計(jì)算電偶極子連線中垂線上任一點(diǎn)P處的場(chǎng)強(qiáng).解：如圖8-4所示，設(shè)電偶極子中垂線上的P點(diǎn)到電偶極子中心的距離為r，且rl，那么+q和－q在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相等，即【例8-2】圖8-4例8-2圖

由上述結(jié)果可知，電偶極子的場(chǎng)強(qiáng)不僅與q有關(guān)，實(shí)際還與電矩Pe=ql的大小成正比.所以，電矩Pe是表征電偶極子性質(zhì)的重要物理量.電偶極子是電磁學(xué)中非常重要的理想模型.真空中有一電荷線密度為λ，長(zhǎng)度為l的均勻帶電直線.線外有一場(chǎng)點(diǎn)P，到直線的垂直距離為a，P點(diǎn)和直線兩端連線的夾角分別為θ1和θ2，如圖8-5所示.求場(chǎng)點(diǎn)P的場(chǎng)強(qiáng).解：以P點(diǎn)到帶電直線的垂足為坐標(biāo)原點(diǎn)O，如圖8-5所示，建立直角坐標(biāo)系.在帶電直線上取一線元dx，dx到O點(diǎn)的距離為x，到P點(diǎn)的距離為r，dx所帶電量為dq，則dq在P點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為【例8-3】由Ex和Ey即可表達(dá)出總場(chǎng)強(qiáng)[WTHX]E[WTBZ]的大小和方向.（1）中垂線上的場(chǎng)點(diǎn)P的場(chǎng)強(qiáng).在圖