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靜電場


 

靜電場,是指者與電荷相對靜止時所觀察到的電場。它是電荷周圍空間存在的一種特殊形態的物質,其基本是對置於的靜止電荷的作用。庫侖定律描述了這個力。

 
 

基本資訊

  • 中文名稱

    靜電場

  • 外文名稱

    electrostatic field 

  • 學科

    物理學、天文學

 
  • 概念

    物理學-電磁學

  • 特徵

    對置於其中的靜止電荷有力的作用

  • 公式

    庫侖定律

 
 


折疊輯本段定義


靜止電荷(相對於觀察者靜止的電荷)激發的


折疊編輯本段性質

根據靜電場的斯定理:

靜電場的場線起於正電荷或無窮遠,靜電場靜電場終止於負電荷或無窮遠,故靜電場是有源.

安培環路定理來說它是一個無旋場.

根據環量定理,靜電場中環量恒等於零,表明靜電場中沿任意閉合路徑移動電荷,電場所做的功都為零,因此靜電場是保守.

根據庫侖定律,兩個點電之間的作用力跟它們的荷量的乘積成正比,和它們距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上,即F=(k·q1q2)/r;,其中q1q2為兩電荷的電荷量(不計正負性)、k靜電力常,約為9.0e+09(牛頓·米)/(庫倫;),r為兩電荷中心點連線的距離。注意,電荷是不考慮其尺寸、形狀和電荷分佈情況的帶電體。是實際帶電體的理想化模型。當帶電體的距離比它們的大小大得多時,帶電體的形狀和大小可以忽略不計的點電荷。


折疊編輯本段靜電感應


一個帶電的物體靠近另一個導體時,導體的電荷分別發生明顯的變化,物理學中把這種現象叫做

如果電場中存在導體,在電場力的作用下出現靜電感應現象,使原靜電場靜電場來中和的正、負電荷分離,出現在導體表面上。這些電荷稱為感應電荷。總的電場是感應電荷與由電荷共同作用結果。達到平衡時,導體內部的場強處處為零,導體是一個勢體,導體表面是等勢,感應電荷都分佈在導體外表面,導體表面的電場方向處處與導體表面垂直。靜電感應現象有一些應用,但也可能造成危害。


折疊編輯本段場中介質


電場中的絕緣介質又稱為電介。由於電場力的作用在原子尺度上出現了等效的縛電荷。這種現象稱為電介質的極化。對一種緣材料,當電場強度超過某一數值時,束縛電荷被迫流動造成介質擊穿而失去其絕緣性能。因此靜電場的大小對電工器件的設計及材料選擇十分重要。 有介質時的靜電場是由束縛電荷及自由電荷共同產生的,為了表示這二者共同作用下的電場,可以引入另一個場向量電通量密度D(又稱電位)。它定義為

式中P為電介質的極化強度,則可得高斯通量定

式中q僅為S面內所有自由電荷,而不包括電介質的束縛電荷。高斯通量定理的微分形式為電位移的等於該點自由電荷(體)密度ρ

電介質的極化強度P與電場強度E有關,而電通量密度又與PE有關,故可得表示電介質的本構方程

DE


折疊輯本段電位


由於靜電場是無旋場,故可用標量電位φ表徵靜電場(見電位)。電位與場強度的關係是

式中Q點為電位參考點,可選在無窮遠處;P點為觀察點。上式的微分形式為電場強度等於電位的負梯度,即

E=-墷φ在ε為常數的區域,

式中墷·墷可記作墷2,在直角坐標中

公式公式分別為一階與二階微分算符。這樣,可得電位φ所滿足的靜電場靜電場微分方程

稱為泊松方程。如果觀察點處自由電荷密度ρ為0,則

墷2φ=0

稱為拉普拉斯方程泊松方程和拉普拉斯方程描述了靜電場空間分佈的規律性。可以證明,當已知ρ、ε及邊界條件時,泊松方或拉普拉斯方程的解是惟一的,可以設法求解電位φ,再求出場中各處的E

流覽人數:463發佈時間:2017-09-01
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