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1、電場[electric field]
電場是電荷及變化磁場周圍空間里存在的一種特殊物質(zhì)。電場這種物質(zhì)與通常的實物不同,它不是由分子原子所組成,但它是客觀存在的。電場具有通常物質(zhì)所具有的力和能量等客觀屬性。電場的力的性質(zhì)表現(xiàn)為:電場對放入其中的電荷有作用力,這種力稱為電場力。電場的能的性質(zhì)表現(xiàn)為:當(dāng)電荷在電場中移動時,電場力對電荷作功(這說明電場具有能量)。
靜止電荷在其周圍空間產(chǎn)生的電場,稱為靜電場;隨時間變化的磁場在其周圍空間激發(fā)的電場稱為有旋電場[1](也稱感應(yīng)電場或渦旋電場)。靜電場是有源無旋場,電荷是場源;有旋電場是無源有旋場。普遍意義的電場則是靜電場和有旋電場兩者之和。
電場
2、是一個矢量場,其方向為正電荷的受力方向。電場的力的性質(zhì)用電場強(qiáng)度來描述。
一、靜電場
靜電場是由靜止電荷激發(fā)的電場。靜電場的電場線起始于正電荷或無窮遠(yuǎn),終止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)。其電場力移動電荷做功具有與路徑無關(guān)的特點(diǎn)。用電勢差描述電場,或用等勢面形象地說明電場的分布。
二、感應(yīng)電場
變化磁場激發(fā)的電場叫感應(yīng)電場或渦旋電場。
感渦旋電場磁場變化時線圈產(chǎn)生的感生電動勢與導(dǎo)體的種類、形狀、性質(zhì)和構(gòu)成均無關(guān),是由磁場本身的變化引起的。因此麥克斯韋提出了“變化的磁場會在其周圍的空間激發(fā)一種電場,正式這種電場使得閉合回路中產(chǎn)生了感生電動勢和感生電流”的理論,并將這種電場稱為渦旋電場。
感應(yīng)電場的
3、電場線是閉合的,沒有起點(diǎn)、終點(diǎn)。閉合的電場線包圍變化的磁場。
電場強(qiáng)度?:描述某點(diǎn)電場特性的物理量,符號是E,E是矢量。電場強(qiáng)度簡稱場強(qiáng),定義為放入電場中某點(diǎn)的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值,場強(qiáng)的方向與正檢驗電荷的受力方向相同。場強(qiáng)的定義是根據(jù)電場對電荷有作用力的特點(diǎn)得出的。對電荷激發(fā)的靜電場和變化磁場激發(fā)的渦旋電場都適用。場強(qiáng)的單位是牛/庫或伏/米,兩個單位名稱不同大小一樣。場強(qiáng)數(shù)值上等于單位電荷在該點(diǎn)受的電場力,場強(qiáng)的方向與正電荷受力方向相同。
電場的特性是對電荷有作用力,電場力,與正電荷受力方向相同,與負(fù)電荷受力方向相反。電場是一種物質(zhì),具有能量,場強(qiáng)大處電場的能量大。
4、已知電場強(qiáng)度可判定電場對電荷的作用力,電介質(zhì)(絕緣體)的電擊穿與場強(qiáng)大小有關(guān)。
點(diǎn)電荷的電場強(qiáng)度由點(diǎn)電荷決定,與試探電荷無關(guān).
真空中點(diǎn)電荷場強(qiáng)公式:E=k*Q/r^2
勻強(qiáng)電場場強(qiáng)公式:E=U/d
任何電場中都適用的定義式:E=F/q
介質(zhì)中點(diǎn)電荷的場強(qiáng):kQ/(ε*r^2)
注:勻強(qiáng)電場。在勻強(qiáng)電場中,場強(qiáng)大小相等,方向相同,勻強(qiáng)電場的電場線 是一組疏密相同的平行線.
在勻強(qiáng)電場中,有E=U/d(只適用于勻強(qiáng)電場),U為電勢差,單位:伏特/米。電荷在此電場中受到的力為恒力,帶電粒子在勻強(qiáng)電場中作勻變速運(yùn)動。而此電場的等勢面與電場線相垂直。
電場線:為形象地描述場強(qiáng)的分布,在
5、電場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)場強(qiáng)的方向。電場線的疏密程度與該處場強(qiáng)大小成正比。???電場是一種物質(zhì),電場線是我們?nèi)藶楫嫵龅谋阌谛蜗竺枋鲭妶龇植嫉妮o助工具,并不是客觀存在的。
在沒有電荷的空間,電場線具有不相交、不中斷的特點(diǎn)。靜電場的電場線還具有下列特性:
1、電場線不閉合,始于正電荷終止于負(fù)電荷;???2、電場線垂直于導(dǎo)體表面;???3、電場線與等勢面垂直。???感應(yīng)電場的電場線具有下述特性:???1、電場線是閉合的;
2、閉合的電場線包圍磁感線。
知道一個電場的電場線,就可判定場強(qiáng)的方向和大小,就可畫出等勢面,能判定電勢高低(沿電場線方向電勢降低)。
6、
應(yīng)該注意,電場線不是電荷的運(yùn)動軌跡。根據(jù)電場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)動的軌跡。電場線是直線時,電荷運(yùn)動速度與電場線平行,電荷運(yùn)動軌跡與電場線重合。
電場力
(1)定義:電荷之間的相互作用是通過電場發(fā)生的.只要有電荷存在,電荷的周圍就存在著電場,電場的基本性質(zhì)是它對放入其中的電荷有力的作用,這種力就叫做電場力。
(2)方向:正電荷沿電場線的切線方向,負(fù)電荷沿電場線的切線方向的反方向。
(3)計算:電場力的計算公式是F=qE,其中q為點(diǎn)電荷的帶電量,E為場強(qiáng)?;蛴蒞=Fd,也可以根據(jù)電場力做功與在電場力方向上運(yùn)動的距離來求。電磁學(xué)中另一個重要公
7、式W=qU(其中U為兩點(diǎn)間電勢差),就是由此公式推導(dǎo)得出。
電場力的功能:
由于電場力的作用廣泛,它應(yīng)用到離子加速器,航天事業(yè)中導(dǎo)航修正.對新物質(zhì)的加工.對物質(zhì)排列改變.在未來可能是主要動力之一等等。
電場力的研究方向:
在未來有電場力的存在航空航天事業(yè)會得到長足發(fā)展,例如利用電場保護(hù)層(可以讓飛行器更輕);以及讓飛行器依賴電場飛行(而取代現(xiàn)有的發(fā)動機(jī));電場在核物質(zhì)的衰變起作用(讓我們能更好的利用能源)。
三、摩擦起電(electrification?by?friction)
用摩擦的方法使物體帶電的過程,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
8、的現(xiàn)象)。
摩擦起電的原因,是因為摩擦可以使物體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。
四、電荷量(quantity?of?electricity)
物體所帶電荷的多少叫做電荷量。電荷量用Q或q來表示。電荷量的國際單位是C,讀作庫侖,簡稱庫。
五、元電荷(elementary?charge)
帶電體的電荷量都等于最小電荷量e的整倍數(shù)。最小電荷量e就叫做元電荷???e=1.6X10-19
到現(xiàn)在為止,也許人們都這么認(rèn)為:分子之間什么都沒有。其實大多數(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”的話也許會讓這個問題更科學(xué)。
9、???什么是電場?也許很多人都把它忽略了,覺得它只是物理學(xué)的一個很小的領(lǐng)域。但我覺得電場是一個非常了不起的東西。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)對象。為什么呢?讓我們詳細(xì)分析一下:
1、壓力、推力、彈力、摩擦力的本質(zhì)是電場;
2、分子之間的力由電場力組成;
3、 生化反應(yīng)的動力源泉是電場;
4、電流,電壓由電場力引起;
5、光、電磁波由電場引起;
6、信息技術(shù)也是研究電場的特性。
我們所見到的一切運(yùn)動,反應(yīng),變化都是電場錯綜復(fù)雜,相互作用的結(jié)果。如果學(xué)過大學(xué)物理你就會知道,電場到底是什么,其實電場就是原子核對核外電子的吸引力
10、。當(dāng)這種力分布不均勻時,物質(zhì)就會對外界體現(xiàn)一些宏觀力。我們就會感覺到有電場的存在。比如靜電、電勢等。這樣一來。我們就可以說原子核對電子的引力是世界上一切運(yùn)動的力量來源(當(dāng)然外有引力除外)。
那為什么原子核會對電子有引力呢?這是目前科學(xué)界沒有回答的問題。就這個問題我曾經(jīng)問過一位中科院院士(胡海巖,北京理工大學(xué)校長)。他回答說,目前認(rèn)為自然界中一共有四種力:分別是電場力,萬有引力、強(qiáng)相互作用力、弱相互作用力;至于電場是什么,他也沒有給出回答。只是說如果有人解決了這個問題,那必須是一個公認(rèn)程度比較高的諾貝爾獎。因為他涉及到了引力的起源。
保守場
保守場,電場做功與路徑無關(guān),只與始末位置有關(guān)。
渦旋電場
磁場變化時線圈產(chǎn)生的感生電動勢與導(dǎo)體的種類、形狀、性質(zhì)和構(gòu)成均無關(guān),是由磁場本身的變化引起的。因此麥克斯韋提出了“變化的磁場會在其周圍的空間激發(fā)一種電場,正式這種電場使得閉合回路中產(chǎn)生了感生電動勢和感生電流”的理論,并將這種電場稱為渦旋電場。