電場（英文名：Electric Field）是電荷及變化磁場周圍空間里存在的一種特殊物質。這種物質與通常的實物不同，它雖然不是由分子原子所構成的，但它卻是客觀存在的特殊物質，具有通常物質所具有的力和能量等客觀屬性。
1821年，法國科學家安德烈·安培（法語名：André-MarieAmpère）首次提出“電動力學”的概念和安培定則揭示電流與磁場之間的關系，推動電磁學的發展。19世紀30年代，英國科學家邁克爾·法拉第（英語名：Faraday）提出了“電荷的周圍存在著由它產生的電場”這一觀點，隨后物理學理論和實驗不僅證實了法拉第的這一觀點，而且證明了電場是一種客觀存在的物質形式。19世紀中葉，詹姆斯·麥克斯韋（英文名：James Clerk Maxwell）由此開始了關于電磁場的研究并提出了麥克斯韋方程組。他的方程組描述了電場和磁場的生成與傳播方式，建立了電磁波理論，奠定了現代電磁學和電場理論的基礎。
電場的力的性質表現為：電場對放入其中的電荷有作用力，這種力稱為電場力。電場的能的性質表現為：當電荷在電場中移動時，電場力對電荷做功，這說明電場具有能量。可以用試驗電荷所受電場力與它所帶電量的比值來描述電場的力的性質，我們把比值稱為電場強度，簡稱場強。場強是向量，用符號表示。
電場在食品加工技術、農業領域、生物工程、電力系統領域和工業設備領域都有應用。在食品加工中，感應電場實現無接觸式綠色加工技術；在農業領域，高壓靜電場達到增產增收的目的；在生物領域，電場應用提高生產效率；在家電領域，用電場加速粒子和微粒使其獲得動能。
性質
電場的力的性質表現為：電場對放入其中的電荷有作用力，這種力稱為電場力。電場的能的性質表現為：當電荷在電場中國移動通信集團時，電場力對電荷做功，這說明電場具有能量。可以用試驗電荷所受電場力與它所帶電量的比值來描述電場的力的性質，我們把比值稱為電場強度，簡稱場強。場強是向量，用符號表示。
研究簡史
1821年，法國科學家安德烈·安培首次提出“電動力學”的概念，他提出的安培定則(右手螺旋定則)揭示了電流與磁場之間的關系，極大地推動了電磁學的發展。
19世紀30年代，英國科學家邁克爾·法拉第提出了“電荷的周圍存在著由它產生的電場”這一觀點，隨后物理學理論和實驗不僅證實了法拉第的這一觀點，而且證明了電場是一種客觀存在的物質形式。電場是看不見、摸不著的，為了形象地描述電場中各點電場強度的大小和方向，法拉第還引入了電場線的概念。
19世紀中葉，詹姆斯·麥克斯韋（James Clerk Maxwell）由此開始了關于電磁場的研究并提出了麥克斯韋方程組。他的方程組描述了電場和磁場的生成與傳播方式，建立了電磁波理論，奠定了現代電磁學和電場理論的基礎。
分類
靜電場
靜止電荷在其周圍空間產生的電場，稱為靜電場。靜電場的電場線起始于正電荷或無窮遠，終止于無窮遠或負電荷。電場線方向和場源電荷有著密切的關系：場源電荷為正電荷時，電場線呈發散狀；場源電荷為負電荷時，電場線呈收斂狀。其電場力移動電荷做功具有與路徑無關的特點。靜電場的存在表現為對靜止電荷具有作用力。作用力的大小表明電荷所在點的電場的強弱，力的方向則代表該點電場的方向。為了客觀描述電場，取試驗電荷(該電荷為正的點電荷，其帶電量要小到不影響被研究的電場分布)，若試驗電前在電場中某場點所受的力為，則該點的電場強度(electricfieldintensity)定義為靜電場中的電場強度公式為：
感應電場
隨著時間變化的磁場在其周圍空間激發的電場稱為感應電場。感應電場的電場線是閉合的，沒有起點、終點，閉合的電場線包圍變化的磁場，因此感應電場又稱為渦旋電場。空間有導體回路，感應電場就會推動導體中自由電荷運動形成電流。因此導體回路內感生電動勢中的非靜電力就是感應電場對電荷的作用力，這里的非靜電場就是感應電場。詹姆斯·麥克斯韋提出的“感應電場”概念，揭示了電場與磁場相互激發、相互聯系這樣一個重要性質。
相關定律
右手螺旋法則
右手螺旋法則（英文名：RightHandRule）表示電流和電流激發的磁感應線方向間關系的定則，也叫安培定則。
1、直導線電流產生的磁場：用右手握住導線，讓伸直的大拇指指向電流方向，彎曲的四個手指所指的方向就是磁力線的繞行方向。（如圖一所示）2、通電環形電流產生的磁場：用右手握住環形電流，讓彎曲的四個手指的指向與電流方向一致，那么伸直的大拇指所指的方向就是環形電流中心軸線上磁感應強度的方向。（如圖二所示）直線電流的安培定則對電荷作直線運動產生的磁場也適用，這時電流的方向與正電荷的運動方向相同，而與負電荷的運動方向相反。
麥克斯韋方程組
麥克斯韋方程組（英文：Maxwell'sequations）是19世紀由英國物理學家詹姆斯·麥克斯韋（JamesClerkMaxwell）建立的一組偏微分方程，用于描述電場、磁場與電荷密度、電流密度之間的關系。它由四個方程組成：描述電場如何隨著電荷分布而變化的高斯定律、描述磁單極子不存在的高斯磁定律、描述磁場如何隨時間變化而產生電場的邁克爾·法拉第感應定律以及描述電流和變化的電場怎樣產生磁場的麥克斯韋-安培定律。
高斯定律
高斯定律（英文：Gauss'law）描述電場是怎樣由電荷生成。電場線始于正電荷，終于負電荷。從估算穿過某給定閉曲面的電場線數量，即電通量，可以得知包含在這閉曲面內的總電荷；該定律描述了穿過任意閉曲面的電通量與這閉曲面內的電荷數量之間的關系。
高斯磁定律
高斯磁定律（英文名：Gauss'slawformagnetism）表明，磁單極子（磁荷）并不存在于宇宙。在實驗方面，物理學者迄今仍尚未發現磁單極子存在的明確證據。由物質產生的磁場是被一種稱為偶極子的位形所生成。磁偶極子最好是用電流回路來表示。磁偶極子好似不可分割地被束縛在一起的正磁荷和負磁荷，其凈磁荷為零。磁場線沒有初始點，也沒有終止點。磁場線會形成循環或延伸至無窮遠；換而言之，進入任何區域的磁場線，也從該區域離開。
法拉第感應定律
法拉第感應定律（英文名：Faraday'slawofinduction）法拉第電磁感應定律定量反映了在磁通量變化時感應電動勢與穿過線圈磁通量變化率之間的數量關系，描述時變磁場如何產生電場的。
麥克斯韋-安培定律
磁場可以用兩種方法生成：一種是靠電流（最初的安培定律）產生，另一種是靠隨時間變化的電場（詹姆斯·麥克斯韋修正項描述的方法）產生，麥克斯韋稱之為位移電流；同時，時變磁場又可以生成電場；這樣，如果時變電場恰好產生變化磁場，則根據這兩個方程，這種相互產生的電場和磁場（即電磁波）將可以持續在空間里傳播。麥克斯韋對安培定律（英文名：Ampère'slawwithMaxwell'saddition）的補充很重要，因為必須針對靜態場修正安培和高斯定律。從電荷和電流的實驗中可以預測出電磁波的速度與光速相匹配；事實上，光是電磁輻射的一種形式，詹姆斯·麥克斯韋在1861年理解了電磁波和光之間的聯系，從而統一了電磁學和光學理論。
方程形式
從狹義上講，麥克斯韋方程組是這些定律的數學描述。與這些定律直接類似，它們可以用四個耦合微分方程來描述，但也有其他等效的公式。這里給出麥克斯韋方程組的兩種等價表述：微觀表述與宏觀表述。
微觀表述專門計算在真空中原子尺度的有限源電荷與有限源電流所產生的電場與磁場。物質可以視為由點電子與點原子核所組成，而內部其它大部分空間都是真空。但是，由于電子與原子核的數量很大，實際上，無法一一納入計算。事實上，經典電磁學也不需要特別精確的答案。使用微觀麥克斯韋方程組有兩個主要目的，一是推導出宏觀麥克斯韋方程組，二是從原子性質估算出宏觀物質參數，例如電容率、磁導率等等。微觀表述可以給出很多宏觀表述所無法給出的極具價值的信息。
宏觀表述不將物質內部的原子結構納入考量，而是將物質視為一種連續性介質，其性質決定于電容率、磁導率等等宏觀物質參數。從做實驗可以獲得宏觀物質參數與物質的本質、密度、溫度等等的關系。宏觀麥克斯韋方程組可以用來預測帶電粒子、電場與磁場的平均性質。采用這種表述會使得在介電質或磁化物質內各種物理計算更加簡易。
采用不同的單位制，麥克斯韋方程組的形式會稍微有所改變，大致形式仍舊相同，只是不同的常數會出現在方程內部不同位置。國際單位制（SI）是最常使用的單位制。除非特別指出，本文所有方程式都采用國際單位制，此處給出其微分形式和積分形式。
麥克斯韋方程組術語符號
以下表格給出方程組每一個符號所代表的物理意義，和其單位：
其中，,是介質的電導率
麥克斯韋方程組
詹姆斯·麥克斯韋對電磁規律進行了高度的概括和總結，將前人總結的電磁規律推廣到更具，遍性的一般電磁場中，開創性地提出了感生電場和位移電流假設。指出變化的電場和變化的磁場可以相互激發，從而使電場和磁場理論融合為一個完整而和諧的電磁場理論。這個理論的主要內容被表述為四個方程，稱為麥克斯韋方程組。
電場疊加原理
《費曼物理學講義》中曾經提到，一半的物理學涉及線性方程。因而疊加原理在物理學中有廣泛的應用。麥克斯韋方程組的微分形式是一階線性偏微分方程組，麥克斯韋方程組的積分形式則是線性積分方程組，所以電磁學中的疊加原理俯拾皆是，諸如電場力、電場強度、電勢、磁感應強度等。
點電荷系統中任意一點的場強等于單個點電荷單獨存在時所產/生場強的矢量和。這就是場的疊加原理。同理磁場也可利用疊加原理探究。
如果同時存在幾個點電荷，它們產生的電場相互疊加形成一個聯合電場，這時觀測點上的場強等于單個電荷單獨存在時產生的場強的向量和。場強看加原理實際上是力的疊加原理。
假設帶電體由幾個獨立的點電荷組成，由電力疊加原理，點受到的合力可表示為；
根據場強的定義，有；
整理后可以得到。
場強是矢量函數，在求解場內某點的場強時，需遵循平行四邊形法則；各個電荷產生的電場之間是相互獨立的，互相之間僅存在疊加關系而不會相互互影響。因此利用場的疊加原理即可計算場內任意點的場強。
相關概念
電場強度
放入電場中某點的電荷所受電場力與它的電荷量的比值，叫作該點的電場強度，簡稱場強，用表示，即。
在國際單位制中，電場強度的單位是牛/庫，符號是N/C。
電場強度是向量。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。
電場線
為了形象地表示電場強度在空間的分布情況，在電場中作一系列曲線，使這些曲線上每一點的切線方向和該點場強方向一致，這些曲線就叫做電力線。
為了使電力線不僅能表示電場的方向，而且能表示各點場強的大小，對電力線畫法作如下規定：在電場中任一點，通過重直于場強的單位面積的電力線數目，等于該點場強的量值。因此，在場強大的地方電力線就密，場強小的地方電力線就疏。
在靜電場中，電力線從正電荷開始而終止于負電荷，不形成閉合線，也不中斷。由于電場中每一點只有一個電場方向，所以任何
兩條力線不能相交。
應用
電場在食品加工技術、農業領域、生物工程領域和工業設備領域都有應用。在食品加工技術中，感應電場技術通過搭建不同的反應系統以及設計串、并聯的加工模式實現對樣品的連續化處理，是一種無接觸式的綠色加工技術；在農業領域，高壓靜電場生物效應使得高壓靜電場與生物相互作用，從而達到增產增收的目的；在生物工程領域，電場對細胞影響機制的了解有較大發展，進一步發展新穎的單元操作，增加電技術的應用并提高生產效率；在工業設備領域，電磁波與極性分子共振吸收熱量，引起水分子受力的不斷變化進而使其獲得動能(分子動能)從而獲得內能被加熱。此外，電場在工業設備領域也有一定的應用，例如靜電除塵器、靜電植絨以及靜電噴漆等。
食品加工技術
感應電場（IEF）技術是基于變壓器原理發展起來的新型電場加工技術。通過調節勵磁電壓、頻率、樣品線圈數、磁芯材料等可以提高IEF的能量轉化效率，通過搭建不同的反應系統以及設計串、并聯的加工模式可以實現樣品的連續化處理。IEF技術利用其產生的熱效應與非熱效應的共同作用來實現的食品加工和處理。與其它電場技術相比，IEF技術最大優點就是避免了電極與食品原料的直接接觸，是一種無接觸式的綠色電場加工技術，同時也是歐姆加熱和高壓脈沖電場的姐妹技術。
農業領域
高壓靜電場生物效應是高壓靜電場與生物相互作用，而引起刺激或抑制生長發育或致死效應。高壓靜電場生物效應常以生物的宏觀現象為研究觀測指標，但其主要任務是揭示其微觀機制，如高壓靜電場與生物體內自由基活動、各種酶活性、膜滲透、呼吸代謝和乙烯代謝等的關系。有學者通過大量試驗研究了靜電場對番茄貯藏期內為呼吸速率、腐爛指數、好果率、可溶性固形物含量、相對電解質滲出率、還原糖、可滴定酸、維生素c含量、過氧化物酶、過氧化氫酶、丙二醛等的影響，為從理論上解釋高壓靜電場的保鮮作用拓寬了范圍。高壓靜電場與生物相互作用的宏觀現象目前尚處于資料積累階段。高壓靜電場作為一門新興的邊緣學科，其應用已經滲透到農業的各個領域，甚至作為改造傳統農業生產的方式和手段之一，高壓靜電場技術可以促進農業現代化的實現，從而達到增產加增收、改善農產品品質的目的。
生物工程領域
2006年來關于電場對細胞影響機制的了解已有較大發展。細胞對外加電場的反應與細胞類型、生長時期和環境條件有很大關系，可控制和調節環境條件以達到所需結果。將電場與生物工程結合可發展高效、特殊的生物加工過程,但同時電解和歐姆熱的產物是有害的，必須通過電選擇性膜、鹽橋和其它技術來避免。電技術在生物工程中應用時要綜合考慮到放大中出現的困難、設備成本等因素，進一步發展新穎的單元操作，增加電技術的應用并提高生產效率。
家電領域
微波爐作為一種常用電器，其原理是用微波對食物進行加熱。微波是電磁波的一種，其基本參數有：波長(λ)和頻率(μ)；且存在表達式其中c是光速大小是3×108m/s。其加熱原理是極性分子與微波共振吸收熱量，電磁波不斷變化，引起水分子受力的不斷變化進而使其獲得動能(分子動能)從而獲得內能被加熱。
此外，在工業領域，電場可應用在除塵、植絨、噴漆等設備上。靜電除塵器是利用高壓電場使塵粒荷電、遷移、沉積、分離。靜電植絨則是利用靜電場的作用將短纖維粘植到涂有粘合劑的底布上，使之成為一種既像浮雕，又像刺繡的產品技術。在靜電噴漆方面，其原理是利用電暈放電，使霧化的油漆微粒在高壓直流電場中帶電，并在電場力的作用下，吸附于帶異性電荷的工件表面上，達到涂漆的目的。
參考資料 >
電場強度和電場線.i叨咕物理.2024-02-02
麥克斯韋方程進化史.海南大學信息與通信工程學院.2023-10-20
曹則賢 | 電磁學/電動力學：現象、技術與思想（下） | 中國科學院2023跨年科學演講.微信公眾平臺.2023-11-09