Question

电场强度公式

Answer 1

1785年，法国物理学家库仑通过扭秤实验总结出了点电荷间相互作用的规律:真空中两个点电荷量分别为q1和q2的静止点电荷之间相互作用的静电力F的大小与q1和q2的乘积成正比，与它们之间距离r的平方成反比，静电力F的方向沿它们的连线方向，同种电荷相斥，异种电荷相吸。

这就是库仑定律。即

式中r是两点电荷间距离，r0是单位矢量，方向是由q1指向q2。

比例系数k的数值及单位取决于式中各量所采用的单位。在国际单位制(SI)中,k的量值为k=8.987551787 10^9N·m²·Cˉ² 9.0 10^9N·m²·Cˉ²

为了简化电磁学中的一些常用公式，通常将k写成k=1/4πε0，其中ε0=8.85 10ˉ¹²C²·Nˉ¹·mˉ²称为真空电容率或真空介电常量。F=kq1q2r0/r²严格成立于真空中，对于空气可近似地使用。

电场是存在于带电体周围空间的特殊物质。任何电荷都在它周围空间产生电场。电荷与电荷之间的相互作用正是通过电场来传递的。

电场对电荷的作用力称为电场力。库仑力即是电场力。建立电场的电荷称为场源电荷。与观察者相对静止的场源电荷所产生的电场称为静电场，它是不随时间而变化的稳定电场。

电场具有两个重要性质:一是力的性质，即放入电场的任何电荷都将受到电场力的作用;二是能的性质，即当电荷在电场中运动时，电场力对电荷要做功，表明电场具有能量。

为了对电场的性质进行描述，引入试探电荷的概念。所带电荷量足够少且引入后不会影响原来电场性质的点电荷称为试探电荷。

试探电荷q0在电场中某点所受的力F不仅与该点所在的位置有关，而且与q0的大小有关。比值F/q0则仅由电场在该点的客观性质决定,与试探电荷无关。于是定义这一比值为描述电场具有力的性质的物理量，成为电场强度，简称场强，用E表示,则E=F/q0

该式表明，电场中某点的场强矢量，其量值等于一个单位试探电荷在该点所受的力，其方向与正电荷在该点所受力的方向一致。