靜電場

靜電場

物理學術語
它是電荷周圍空間存在的一種特殊形态的物質,其基本特征是對置于其中的靜止電荷有力的作用。[1]庫侖定律描述了這個力。有介質時的靜電場是由束縛電荷及自由電荷共同産生的,為了表示這二者共同作用下的電場,可以引入另一個場矢量電通量密度D(又稱電位移)。可以證明,當已知ρ、ε及邊界條件時,泊松方程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。
    中文名:靜電場 外文名:electrostatic field 所屬學科: 學科:物理學、天文學 概念:物理學-電磁學 特征:對置于其中的靜止電荷有力的作用 公式:庫侖定律

定義

由靜止電荷(相對于觀察者靜止的電荷)激發的電場。

性質

根據靜電場的高斯定理:靜電場的電場線起于正電荷或無窮遠,終止于負電荷或無窮遠,故靜電場是有源場。從安培環路定理來說它是一個無旋場.根據環量定理,靜電場中環量恒等于零,表明靜電場中沿任意閉合路徑移動電荷,電場力所做的功都為零,因此靜電場是保守場。

根據庫侖定律:兩個點電荷之間的作用力跟它們的電荷量的乘積成正比,和它們距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連上,即F=(k·q1q2)/r2;,其中q1、q2為兩電荷的電荷量(不計正負性)、k為靜電力常量,約為9.0e+09(牛頓)/(庫倫;),r為兩電荷中心點連線的距離。注意,點電荷是不考慮其尺寸、形狀和電荷分布情況的帶電體。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。

感應

一個帶電的物體靠近另一個導體時,導體的電荷分别發生明顯的變化,物理學中把這種現象叫做靜電感應。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自由電荷共同作用結果。達到平衡時,導體内部的場強處處為零,導體是一個等勢體,導體表面是等勢面,感應電荷都分布在導體外表面,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。

場中介質

電場中的絕緣介質又稱為電介質。由于電場力的作用在原子尺度上出現了等效的束縛電荷。這種現象稱為電介質的極化。對一種絕緣材料,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産生的,為了表示這二者共同作用下的電場,可以引入另一個場矢量電通量密度D(又稱電位移)。

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