必威电竞|足球世界杯竞猜平台

電場強度
來源:互聯網

電場強度是描述靜電場中某點電場性質的物理量,與該點是否存在試驗電荷無關。放入電場中某點的電荷所受電場力F與它的電荷量q的比值,叫做該點的電場強度,簡稱場強,用E表示,即E=F/q。在國際單位制中,電場強度的單位是牛/庫,符號是N/C。

由于靜電場中各點的場強可以不同,因此E一般是空間坐標的矢量函數。一般規定,正電荷在電場中某點所受電場力的方向為該點電場強度的方向,負電荷在電場中某點所受電場力的方向與該點電場強度的方向相反。

電場強度的疊加原理:電場中任意一點處的總電場強度等于各個點電荷單獨存在時在該點各自產生的電場強度的矢量和。任何帶電體都可以看作許多點電荷的集合,由該原理可計算任意帶電體產生的電場強度。

電場力

電場力是當電荷置于電場中所受到的作用力?;蚴窃陔妶鲋袨橐苿幼杂呻姾伤┘拥淖饔昧?。其大小可由庫侖定律得出。當有多個電荷同時作用時,其大小及方向遵循矢量運算規則。

簡介

電場強度的實用V/m伏特/米或N/C牛頓/庫侖(這兩個單位實際上相等)。常用的單位還有V/cm伏特/厘米。

要注意的是,只要有電荷存在就有靜電場存在,電場的存在與否是客觀的,與是否引入試探點電荷無關。引入試探點電荷只是為了檢驗電場的存在和討論電場的性質而已。正像人們使用天平可以稱量出物體的質量,如果不用天平去稱量物體,物體的質量仍然是客觀存在的一樣。由于電場力滿足矢量疊加原理,電場強度也滿足疊加原理。

知識

電場強度的單位牛(頓)每庫(侖)在國際單位制中,符號為N/C。如果1C的電荷在電場中的某點受到的靜電力是1N,這點的電場強度就是1N/C。電場強度的另一單位是伏(特)每米,符號是V/m,它與牛每庫相等,即1V/m=1N/C。

電場強度的定義

是放入電場中某點的電荷所受靜電力F跟它的電荷量比值,定義式E=F/q,適用于一切電場;其中F為電場對試探電荷的作用力,q為試探電荷的電荷量。單位N/C。定量的實驗證明,在電場的同一點,電場力的大小與試探電荷的電荷量的比值是恒定的,跟試探電荷的電荷量無關。它只與產生電場的電荷及試探電荷在電場中的具體位置有關,即比值反映電場自身的特性(此處用了比值定義法),因此我們用這一比值來表示電場強度,簡稱場強,通常用E表示。

電場強度的方向

電場中某點的場強方向規定為放在該點的正電荷受到的靜電力方向。對于真空中靜止點電荷q所建立的電場,可以由庫侖定律得出。式中r是電荷q至觀察點(或q')的距離;r是由q指向該觀察點的單位矢量,它標明了E的方向靜電場或庫侖電場是無旋場,可以引入標量電勢φ,而電場強度矢量與電位標量間的關系為負梯度關系

E=-▽γφ時變磁場產生的電場稱為感應電場,是有旋場。引入矢量磁位A并選擇適當規范,可得電場強度與矢量磁位間的關系為時間變化率的負數關系,即感應電場與庫侖電場的合成電場是有源有旋場。

均勻與非均勻

一對平行平板電極之間的電場,各點的電場強度完全相同,這種電場叫做均勻電場(如果極板尺寸比極板間距離大得多,那么極板邊緣的電場不均勻部分,可不予以考慮)。一個帶電球體周圍的電場,各點的電場的電場強度都不同,這種電場叫做不均勻電場。

計算

電場中某一點的電場強度在數值上等于單位電荷在那一點所受的電場力。試驗電荷的線度必須小到可以被看作點電荷(體積充分?。?,以便確定場中每點的性質;同時其電量應充分小,以便忽略它對原有電場分布的影響或對有源電場的影響可忽略不計。

場強是矢量,其方向為正的試驗電荷受力的方向,其大小等于單位試驗電荷所受的力。場強的單位是伏/米,1伏/米=1牛/庫。場強的空間分布可以用電場線形象地圖示。

電場強度遵從場強疊加原理,即空間總的場強等于各電場單獨存在時場強的矢量和,即場強疊加原理是實驗規律,它表明各個電場都在獨立地起作用,并不因存在其他電場而有所影響。以上敘述既適用于靜電場也適用于有旋電場或由兩者構成的普遍電場。電場強度的疊加遵循矢量合成的平行四邊形定則。

電場強度的大小,關系到電工設備中各處絕緣材料的承受能力、導電材料中出現的電流密度、端鈕上的電壓,以及是否產生電暈、閃絡現象等問題,是設計中需考慮的重要物理量之一。

地球表面附近的電場強度約為100V/m。

強度算法

①定義:放入電場中某點的電荷所受靜電力F跟它的電荷量比值,叫做該點的電場強度。

②定義式:E=F/q,F為電場對試探電荷的作用力,q為放入電場中某點的檢驗電荷(試探電荷)的電荷量。

③電場強度的方向:規定為放在該點的正電荷受到的靜電力方向。與正電荷受力方向相同,與負電荷受力方向相反。

④物理意義:描述電場強弱的物理量,描述電場的力的性質的物理量。電場強度的大小取決于電場本身,或者說取決于激發電場的電荷,與電場中的受力電荷無關。

⑤適用條件:適用于一切電場。

⑥電場強度是矢量。

⑦電場的決定式:E=kQ/r2(只適用于點電荷)。其中E是電場強度,k是靜電力常量,Q是源電荷的電量,r是源電荷與試探電荷的距離。

⑧電場力:F=Eq

各類場強公式

真空中點電荷場強公式:E=kQ/r2(k為靜電力常量,k=9.0×109N·m2/C2)

勻強電場場強公式:E=U/d(d為沿場強方向兩點間距離)

任何電場中都適用的定義式:E=F/q

平行板電容器間的場強E=U/d=4πkQ/eS

介質中點電荷的場強:E=kQ/εr2(ε是介質的介電常數,它描述了介質對電場的響應程度)

均勻帶電球殼的電場:E內=0,E外=k×Q/r

無限長直線的電場強度:E=2kρ/r(ρ為電荷線密度,r為與直線距離)

帶電半圓對圓心的電場強度:E=2kρ/R(ρ為電荷線密度,R為半圓半徑)

與半徑為R圓環所在的平面垂直,且通過軸心的中央軸線上的場強:kQh/(h+R)

對任意帶電曲線的場強公式:E=∫kρ/r?ds....(r為距曲線距離,為坐標x,y的函數,ρ為電荷線密度)

同理,帶電曲面為它的曲面積分。

參考資料 >

電場強度.上海交通大學.2024-01-31

生活家百科家居網