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電場是電荷及變化磁場周圍空間裏存在的一種特殊物質。電場這種物質與通常的實物不同，它不是由分子原子所組成，但它是客觀存在的，電場具有通常物質所具有的力和能量等客觀屬性。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，電場力對電荷作功（這說明電場具有能量）。

靜止電荷在其周圍空間產生的電場，稱為靜電場；隨時間變化的磁場在其周圍空間激發的電場稱為有旋電場（也稱感應電場或渦旋電場）。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。

電場的力的性質用電場強度來描述。電場強度是一個向量，電場中某點的電場強度的方向與正電荷在該點所受靜電力的方向相同，與負電荷在該點受靜電力的方向相反。

電場是存在于電荷周圍能傳遞電荷與電荷之間相互作用的物理場。在電荷周圍總有電場存在；同時電場對場中其他電荷發生力的作用。觀察者相對于電荷靜止時所觀察到的場稱為靜電場。如果電荷相對於觀察者運動，則除靜電場外，還有磁場出現。除了電荷可以引起電場外，變化的磁場也可以引起電場，前者為靜電場，後者叫做渦旋電場或感應電場。變化的磁場引起電場，所以運動電荷或電流之間的作用要通過電磁場來傳遞。

（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後，一種物體帶正電,另一種物體帶負電的現象。

摩擦起電的原因，是因為摩擦可以使物體得到多餘的電子或失去原有的電子。得到多餘電子的物體帶負電，失去原有電子的物體帶正電。

摩擦起電的定義：當兩個物體相互摩擦時，一些束縛得不緊的電子往往從一個物體轉移到另一個物體，於是原來電中性的物體由於得到電子而帶負電，失去電子的物體則帶正電。

摩擦後的物體所帶的電荷有兩種：用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷是一種（正電），用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷是另一種（負電）。

摩擦產生的靜電，在生產、生活上給人們帶來很多麻煩，甚至造成傷害。

印刷廠裏，紙頁間的摩擦起電，會使紙頁粘在一起，難於分開，給印刷廠帶來麻煩，印染廠裏，面紗、毛線、人造纖維上的靜電，會吸引空氣中的塵埃，使印染品質下降，乾乾淨淨的人造纖維服裝，穿不了多大功夫就會蒙上一層灰塵，也是由於靜電吸塵埃的緣故。

靜電電荷積累到一定程度，會產生火花放電，帶來不幸。在地毯上行走的人，與地毯摩擦而帶的電如果足夠多，當他伸手去拉金屬門把手時，手與金屬把手間會產生火花放電，嚴重時會使他痙攣。在空氣中飛行的飛機，與空氣摩擦而帶的電人如果在著陸過程中沒有導走，當地勤人員接近機身時，人與飛機間課程產生火花放電，嚴重時可能將人擊倒。專門用來裝汽油或柴油等液體燃料的卡車，在灌油，運輸過程中，燃油與油罐摩擦、撞擊而帶電，如果沒有及時導走，積累到一定程度，會產生電火花，引起爆炸。

防止靜電危害的基本辦法，是儘快把產生的靜電導走，避免越積越多。具體措施則多種多樣。油罐車是靠一條拖在地上的鐵鏈把靜電導走。飛機機輪上通常都裝有搭地線，也有用導電橡膠做機輪輪胎的，著陸時它們可將機身的靜電導入地下。在地毯中夾雜0.05~0.07毫米的不銹鋼絲導電纖維，消除靜電的效果很好。在印染廠中保持適當的濕度，潮濕的空氣可以使靜電荷很快消失。  

1、電容

（1）兩個彼此絕緣，而又互相靠近的導體，就組成了一個電容器。

（2）電容：表示電容器容納電荷的本領。

① 定義式：電容C等於Q與U的比值。Q為一個極板上所帶電荷量的絕對值，U為兩極板見電勢差。不能理解為電容C與Q成正比，與U成反比。一個電容器電容的大小是由電容器本身的因素決定的，與電容器是否帶電及帶電多少無關。

②決定式：C=εS/(4πkd)。ε是一個常數，與電介質的性質有關，稱為電介質的相對介電常數。

（3）對於平行板電容器有關的Q、E、U、C的討論時要注意兩種情況：

保持兩板與電源相連，則電容器兩極板間的電壓U不變。充電後斷開電源，則帶電量Q不變。

（4）電容器所帶電量和兩極板上電壓的變化常見的有兩種基本情況：

第一種情況：若電容器充電後再將電源斷開，則表示電容器的電量Q為一定，此時電容器兩極的電勢差將隨電容的變化而變化。

第二種情況：若電容器始終和電源接通，則表示電容器兩極板的電壓V為一定，此時電容器的電量將隨電容的變化而變化。

2、帶電粒子在電場中的運動

（1）帶電粒子在電場中的運動，綜合了靜電場和力學的知識，分析方法和力學的分析方法基本相同：先分析受力情況，再分析運動狀態和運動過程（平衡、加速或減速，是直線還是曲線），然後選用恰當的規律解題。

（2）在對帶電粒子進行受力分析時，要注意兩點：

① 要掌握電場力的特點。如電場力的大小和方向不僅跟場強的大小和方向有關，還與帶電粒子的電量和電性有關；在勻強電場中，帶電粒子所受電場力處處是恒力；在非勻強電場中，同一帶電粒子在不同位置所受電場力的大小和方向都可能不同。

②是否考慮重力要依據具體情況而定：基本粒子：如電子、質子、粒子、離子等除有要說明或明確的暗示以外，一般都不考慮重力（但並不忽略品質）。帶電顆粒：如液滴、油滴、塵埃、小球等，除有說明或明確的暗示以外，一般都不能忽略重力。

3、帶電粒子的加速（含偏轉過程中速度大小的變化）過程是其他形式的能和功能之間的轉化過程。解決這類問題，可以用動能定理，也可以用能量守恆定律。

若選用動能定理，則要分清哪些力做功？做正功還是負功？是恒力功還是變力功？若電場力是變力，則電場力的功必須表達成W=QU，還要確定初態動能和末態動能（或初、末態間的動能增量）

若選用能量守恆定律，則要分清有哪些形式的能在變化？怎樣變化？（是增加還是減少？)初態和末態的總能量（代數和）相等，即某種形式的能量減少一定等於其他形式能量的增加，即各種形式的能量的增量的代數和.

4、帶電粒子在勻強電場中類平拋的偏轉問題。

如果帶電粒子以初速度v0垂直於場強方向射入勻強電場，不計重力，電場力使帶電粒子產生加速度，作類平拋運動，分析時，仍採用力學中分析平拋運動的方法：把運動分解為垂直於電場方向上的一個分運動--勻速直線運動,另一個是平行於場強方向上的分運動--勻加速運動。粒子的偏轉角為tanΘ=V⊥/V0。

經一定加速電壓（U1）加速後的帶電粒子，垂直於場強方向射入確定的平行板偏轉電場中，粒子對入射方向的偏移，它只跟加在偏轉電極上的電壓U2有關。當偏轉電壓的大小極性發生變化時，粒子的偏移也隨之變化。如果偏轉電壓的變化週期遠遠大於粒子穿越電場的時間（T ），則在粒子穿越電場的過程中，仍可當作勻強電場處理。

應注意的問題：

1、電場強度E和電勢U僅僅該電場本身決定，與是否在該電場中放入電荷 ，以及放入什麼樣的檢驗電荷無關。而電場力F和電勢能Ep兩個量，不僅與電場有關，還與放入場中的檢驗電荷有關。所以E和U與電場有關，而Ep和F與電場和場中的電荷有關。

2、一般情況下，帶電粒子在電場中的運動軌跡和電場線並不重合，運動軌跡上的一點的切線方向表示速度方向，電場線上一點的切線方向反映正電荷的受力方向。物體的受力方向和運動方向是有區別的.

只有在電場線為直線的電場中，且電荷由靜止開始或初速度方向和電場方向一致並只受電場力作用下運動，在這種特殊情況下粒子的運動軌跡才是沿電力線的。

3、點電荷的電場強度和電勢

（1）點電荷在真空中形成的電場的電場強度，當源電荷時，場強方向背離源電荷，當源電荷為負時，場強方向指向源電荷。但不論源電荷正負，距源電荷越近場強越大。

（2）當取值時，正的場源電荷電場中各點電勢均為正，距場源電荷越近，電勢越高。負的場源電荷電場中各點電勢均為負，距場源電荷越近，電勢越低。

（3）若有n個點電荷同時存在，它們的電場就互相迭加，形成合電場。這時某點的電場強度就等於各個點電荷在該點產生的場強的向量和，而某點的電勢就等於各個點電荷在該點的電勢的代數和。

靜電場是由靜止電荷激發的電場。該靜止電荷被稱為場源電荷，簡稱為源電荷。靜電場的電場線起始於正電荷或無窮遠，終止於無窮遠或負電荷。靜電場的電場線方向和場源電荷有著密切的關係。當場源電荷為正電荷時，該電場的電場線成發散狀；當場源電荷為負電荷時，該電場的電場線成收斂狀。

靜電場中的電場強度公式為：E=F/q。單位為牛[頓]每庫倫，符號為N/C。它的另一個單位是伏特每米（V/m）。兩個單位之間的關係是1N/C=1V/m

感應電場

變化磁場激發的電場叫感應電場或渦旋電場。

磁場變化時線圈產生的感生電動勢與導體的種類、形狀、性質和構成均無關，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一種電場，正是這種電場使得閉合回路中產生了感生電動勢和感生電流”的理論，並將這種電場稱為渦旋電場。

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。

描述某點電場特性的物理量，符號是E，E是向量。電場強度簡稱場強，定義為放入電場中某點的電荷所受的電場力F跟它的電荷量q的比值，但場強不與q成反比，只是由比值來反映和測定。

場強的方向與正檢驗電荷的受力方向相同。場強的定義是根據電場對電荷有作用力的特點得出的。對電荷激發的靜電場和變化磁場激發的渦旋電場都適用。場強的單位是牛/庫或伏/米，兩個單位名稱不同，但大小一樣。場強數值上等於單位電荷在該點受的電場力，場強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，這種作用力就是電場力，正電荷受力方向與電場方向相同，負電荷受力方向與電場方向相反。

電場是一種物質，具有能量，場強大處電場的能量大。

已知電場強度可判定電場對電荷的作用力，電介質(絕緣體)的電擊穿與場強大小有關。

點電荷的電場強度由點電荷決定，與試探電荷無關.

真空中點電荷場強公式：E=kQ/r²　

勻強電場場強公式：E=U/d

任何電場中都適用的定義式：E=F/q

介質中點電荷的場強：E=kQ/r²　

注：在勻強電場中，場強大小相等，方向相同，勻強電場的電場線是一組疏密相同的平行線.

在勻強電場中，有E=U/d（只適用於勻強電場），U為電勢差，單位：伏特/米。電荷在此電場中受到的力為恒力，帶電粒子在勻強電場中作勻變速運動。

為形象地描述場強的分佈，在電場中人為地畫出一些有方向的曲線，曲線上一點的切線方向表示該點電場強度的方向。電場線的疏密程度與該處場強大小成正比。                                                                                                                                                                                                                             

電場是一種物質，電場線是人為畫出的便於形象描述電場分佈的輔助工具，並不是客觀存在的。

在沒有電荷的空間，電場線具有不相交、不中斷的特點。靜電場的電場線還具有下列特性：

1.電場線不閉合，始於正電荷或無窮遠，止於負電荷或無窮遠。

2.電場線垂直於導體表面。

3.電場線與等勢面垂直。

感應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)。

應該注意，電場線不是電荷的運動軌跡。根據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、運動的軌跡。電場線是直線時，電荷運動速度與電場線平行，電荷運動軌跡與電場線重合。

電場力：

一、定義：電荷之間的相互作用是通過電場發生的。只要有電荷存在，電荷的周圍就存在著電場，電場的基本性質是它對放入其中的電荷有力的作用，這種力就叫做電場力。

二、方向：正電荷沿電場線的切線方向，負電荷沿電場線的切線方向的反方向。

三、計算：電場力的計算公式是F=qE，其中q為點電荷的帶電量，E為場強。或由W=Fd，也可以根據電場力做功與在電場力方向上運動的距離來求。電磁學中另一個重要公式W=qU（其中U為兩點間電勢差）就是由此公式推導得出。

電場力的功能：

由於電場力的作用廣泛，它應用到粒子加速器，航太事業中導航修正。對新物質的加工，對物質排列改變，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太事業會得到長足發展，例如利用電場保護層（可以讓飛行器更輕）；以及讓飛行器依賴電場飛行（而取代現有的發動機）；電場在核物質的衰變起作用（讓我們能更好的利用能源）。

通常，正電荷的電荷量用正數表示，負電荷的電荷量用負數表示。任何帶電體所帶電量總是等於某一個最小電量的整數倍，這個最小電量叫做基元電荷，也稱元電荷，用e表示，1e=1.60217733×10⁻¹⁹C ，在計算中可取e=1.6×10^-19C。它等於一個電子所帶電量的多少，也等於一個質子所帶電量的多少。國際單位制中電量的基本單位是庫侖，量綱為I*T ，1庫侖=1安培·秒。庫侖是電量的單位，符號為C，它是為紀念法國物理學家庫侖而命名的。若導線中載有1安培的穩恒電流，則在1秒內通過導線橫截面積的電量為1庫侖。庫侖不是國際標準單位，而是國際標準導出單位。一個電子所帶負電荷量庫侖（元電荷），也就是說1庫侖相當於6.24146×10^18個電子所帶的電荷總量。電荷量的公式： Q=It（其中I是電流，單位A ；t是時間，單位s）

大多數帶電體的電荷量都等於最小電荷量e的整倍數，但部分粒子（如六種誇克）除外。最小電荷量e就叫做元電荷

e=1.60217733×10⁻¹⁹C（元電荷也有品質）

保守場

保守場，電場做功與路徑無關，只與始末位置有關。

渦旋電場

磁場變化時線圈產生的感生電動勢與導體的種類、形狀、性質和構成均無關，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一種電場，正是這種電場使得閉合回路中產生了感生電動勢和感生電流”的理論，並將這種電場稱為渦旋電場。

電場的基本性質是對放入其中的電荷有作用力，因此可以通過這一性質來研究電場。放入電場中試探電場性質的電荷稱為試探電荷。試探電荷的電荷量應足夠小，使得它被放入電場後不會影響原有電場的分佈：另外，它的線度也應足夠小，這樣才能方便地研究電場中各點的情況。