Question

静电场场强公式是E＝q/r²，从这个公式看出，空间一个静止点电荷在其周围任意一点位置处都存在一个电场，这个公式就是库伦定律，可是库伦定律是一个实验定律，是实验得出来的定律，这个公式是通过实验得出来的E＝q/r²，并不是理论上推导出来的，那么如何从理论上推导出静止电荷周围任意一点位置处都存在一个电场。具体推导过程是什么？

Answer 1

问：静电场场强公式是E＝q/r²，从这个公式看出，空间一个静止点电荷在其周围任意一点位置处都存在一个电场，这个公式就是库伦定律，可是库伦定律是一个实验定律，是实验得出来的定律，这个公式是通过实验得出来的E＝q/r²，并不是理论上推导出来的，那么如何从理论上推导出静止电荷周围任意一点位置处都存在一个电场。具体推导过程是什么？

问：还有一个问题就是，为什么空间中一个静止点电荷在其周围任意一个位置点处产生电场不受周围环境影响，例如空间中一个静止点电荷，在其正东方向30Km的位置点上，不管点电荷和该位置点之间存在多少障碍物(例如：建筑物)，该位置点都存在静止点电荷产生的电场。如果电荷是一个运动电荷，同样在该运动电荷正东30公里的位置点上，如果运动电荷和该位置点之间存在很多障碍物环境因素，，该位置点上就有可能不存在运动电荷所产生的电场，总归一句话，就是为什么静止点电荷在其周围某一位置点上是否存在由其产生的电场和周围环境(楼房等障碍物)没有关系，而运动电荷在其周围某位置点上是否存在由其产生的电场和周围环境有关，例如楼房等障碍物，如果运动电荷和空间某一位置点之间存在很多障碍物，空间这个位置点上就有可能不存在该运动电荷的电场，原因是什么？求老师详细解释一下。谢谢

答：静电场的理论基础是电场的概念。电场是指电荷产生的力场，它在空间中存在，可以使周围的电荷受到作用力。在电场中，一个静止电荷会在周围产生电场，该电场的场强与电荷的大小和距离有关。由于电荷是基本粒子，它们带有的电荷量是一个基本常数。因此，电场的场强可以通过电荷量和距离的关系来表示。首先，假设我们有一个正电荷q，它在距离r处产生的电场的场强为E。现在我们将这个电荷分成许多小电荷dq，在距离r处产生的电场场强也将分成许多小场强dE。那么在这些小电荷dq中，距离r处某一点P的小场强dE的大小为：dE=kdq/r^2其中k是库伦常数。在电荷q中，dE的大小可以看作是dq在点P处造成的电场场强，因此E就可以表示为：E=k∫dq/r^2这里∫dq表示对所有小电荷dq进行积分，对r进行积分得到的结果是：E=k(q/r^2) 因此，静止电荷周围任意一点位置处的电场强度可以表示为E=k(q/r^2)。这就是所谓的库伦定律。直接从电场场强概念推导出库伦定律需要用到积分知识，但是该定律可以通过实验进行验证，是电学领域中的基本定律之一。

答：静止点电荷在其周围产生的电场不受周围环境影响是因为电场的产生是由电荷原子核和电子的相互作用所导致的，这种相互作用是在空间中直接发生的，不受周围环境的影响。而运动电荷在其周围产生的电场，不仅包括静电场，还包括磁场，磁场的产生受到周围环境的影响。如果该运动电荷和空间某一位置点之间存在很多障碍物，会产生散射和衰减，导致电场和磁场的传播受到阻碍，导致该位置点上可能不存在该运动电荷的电场。而且在运动电荷和位置点之间存在许多障碍物时，也可能会形成电磁波的反射和干扰，导致电场的干扰和变化，从而影响到周围环境。因此说，静止点电荷在其周围产生的电场不受周围环境影响，而运动电荷在其周围产生的电场和周围环境有关。

问：同样都是电场，为什么动电场受环境因素影响，静止电场就不受环境因素影响。我实在无法理解了。

问：我就认为静电场和动电场都是电场，其性质都应该一样啊，动电场受环境因素影响，静电场也应该受环境因素影响啊，电场都是因为电荷的存在而产生，而且不管东电场，静止电场，它们性质都一样阿，只有数值大小和方向。可是为什么一个受环境因素影响，一个不受环境因素影响。

答：哦，这个问题的确有些复杂呢。其实主要是因为动电场和静电场的性质不完全一样而导致的。静电场中的电荷是静止不动的，而动电场中的电荷是在运动、加速或者变化的。这也意味着动电场需要更多的能量和物理条件来维持电荷的运动状态，而一旦环境条件发生了变化，其影响也相对明显，比如电磁波就会对动电场的运动状态产生影响。

答：而静电场中的电荷则相对稳定，不需要运动就能够存在。因此，静电场会受到环境因素的影响相对较小。这就是为什么在环境条件改变的情况下，动电场和静电场可能会有不同的表现。但具体情况还需要结合具体的场景和实验条件进行更具体的分析。

问：既然高楼等障碍物影响东电场存在。，也应该会影响静电场的存在啊。

答：是的，高楼等障碍物对于电场的影响是普遍存在的，包括静电场。这是因为高楼等障碍物可以改变电场的分布情况，使得电场线产生折射、扭曲等现象，从而影响电场的强度和方向。在设计和布置静电场时，需要考虑周围环境因素，如高楼、树木、地形等因素对电场的影响，以保证静电场的有效性和安全性。