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。带电体周围存在的特殊物质。电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。电荷间的作用总是通过电场进行的。
简介
辨析两种不同的电场:库仑电场和感生电场,库仑电场是电荷按库仑定律激发的电场,例如静电场就是由静止的电荷按库仑定律激发的,就属于库仑电场,在各种带电体周围都可以发现这种电场。/n感生电场是由变化的磁场激发的,按麦克斯韦理论,变化的磁场在其周围激发了电场。例如条形磁铁插入线圈时,运动的磁铁使周围的磁场发生变化,进而产生涡旋电场,涡旋电场使线圈中产生感应电动势,这种电场就是感生电场。/n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感应电场。普遍意义的电场则是静电场和感应电场两者之和。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。
基本性质
放入电场中的任何带电体都将受到电场力的作用。
电场能使放入电场中的导体产生静电感应现象。
静电场
静电场是由静止电荷激发的电场。静电场的电场线起于正电荷终止于负电荷,或从无穷远到无穷远,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。
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。
电场的研究
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。
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。
电场中的带电粒子
1、带电的基本粒子:如电子,质子,α粒子,正负离子等。这些粒子所受重力和电场力相比小得多,一般都不考虑重力。(但并不能忽略质量)
2、带电微粒:如带电小球、液滴、尘埃等。除有说明或暗示外,一般都考虑重力。
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,静电场的电场线总是从正电荷(或者从无穷远)出发到负电荷终止(或者延伸到无穷远)。
2,电场线越密的地方场强越大;电场线越稀的地方场强越小。
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。
电场的叠加
电场是矢量,若在空间有几个带电体共存,则他们的电场互相叠加,即Ep=E1+E2,遵循平行四边形定则。
电场力F:电荷在电场中收到电场的作用力。大小F=Eq。
方向:正电荷受电场力的方向与E相同,负电荷受电场力的方向与E相反。
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