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靜電場
鎖定
- 中文名
- 靜電場
- 外文名
- electrostatic field
- 概 念
- 觀察者與電荷量不隨時間發生變化的電荷相對靜止時所觀察到的電場
- 特 徵
- 對置於其中的靜止電荷有力的作用
- 所屬學科
- 物理學、天文學
靜電場定義
由靜止電荷(相對於觀察者靜止的電荷)激發的電場。
靜電場性質
根據靜電場的高斯定理:
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線上,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(N·m2)/(C2;),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。
靜電場靜電感應
一個帶電的物體靠近另一個導體時,兩個導體的電荷分佈發生明顯的變化,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,導體內部的場強處處為零,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。
靜電場場中介質
電場中的絕緣介質又稱為電介質。由於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,可以引入另一個場矢量電通量密度D(又稱電位移)。它定義為
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P和E有關,故可得表示電介質的本構方程
D=εE
靜電場電位
E=-∇φ在ε為常數的區域,
式中∇·∇可記作∇2,在直角座標中
∇2φ=0