二、电场和电场强度(§10-2)

    1. 电场

    (1)  电场是库仑力的传递者;

    (2)  应该如实地承认电、磁场是物质存在的一种基本形式:

    a)  具有能量和动量等物质的基本属性;

    b)  并不依附于激发它们的电荷和电流,可以脱离电荷和电流而独立存在;

    c)  具有自己的运动规律。

    2. 电场强度

    电场强度是描述电场状况的最基本的物理量之一,它反映了电场的力的性质。教材中采用了试探电荷在电场中一点所受电场力F与试探电荷电量q0之比来定义该场点的电场强度,即

                             .

对于这个定义,读者应注意以下几点。

     (1)  这个定义是根据电场的一个基本属性作出的,这个基本属性就是,任何电荷都要在自己的周围空间激发电场;凡是进入到这个电场中的任何其他电荷都要受到由这个电场传递的力的作用。

     (2)  既然电场强度的定义是根据电场的上述基本属性作出的,那么电场强度应是上述基本属性的反映或描述。所以,电场中各点的电场强度的大小和方向应是电场自身固有的,与外界因素无关。

    有些读者会从电场强度的定义式得出这样的结论,即认为EF的大小成正比,与q0成反比。这个结论只能用来比较电场中不同场点电场强度的大小,而不能用来表示电场强度这一物理量的性质。因为从理论上看,电场强度是电场自身属性的反映和描述,与外界因素无关。从实验上看,尽管试探电荷q0在电场中所受电场力Fq0有关,但是它们的比值F / q0,无论大小还是方向,都与试探电荷q0无关。

    (3)  从电场强度的定义式可以看到,电场强度是电场空间坐标的矢量函数,即

                            .

一般情况下,电场中各点的电场强度是不同的,不仅大小不同,方向也不同。所以,在有电场分布的空间各点,都有一个确定的矢量来代表那里的电场状况,这些矢量的总体就称为矢量场。大家考虑问题的着眼点往往不是个别点上的电场强度矢量,而是这个矢量场,即电场强度矢量的分布

    (4)  由于电场力是两体力,满足叠加原理,所以电场强度也必定满足叠加原理。

    3. 电场强度的计算

    大家可以把由电荷分布求解电场强度的方法归纳如下。

    (1)  单个点电荷产生的电场强度,可直接利用库仑定律和电场强度的定义来求得。

    (2)  除了单个点电荷以外的一切带电体产生的电场强度,都可以根据电场的叠加原理来求解,即把带电体看作为众多点电荷的集合体,其中每个点电荷产生的电场强度可按照(1)的方法求得,整个带电体所产生的电场强度等于所有点电荷产生的电场强度的矢量之和,于是就得到下面的公式:

                        ;

                        .

由于电荷分布的具体方式不同,上式中的dq可以有不同的表示方法,因此得到了教材(上卷)中的公式(10-11)(10-13)(10-15)。值得注意的是,在一般情况下这三个公式不能直接进行积分,必须先将矢量形式的积分式化成分量形式,然后分别进行积分。

    (3)  具有一定对称性的带电体所产生的电场强度,可以根据下面将要讨论的高斯定理来求解。

    (4)  根据电荷的分布求电势,然后通过电势与电场强度的关系求得电场强度。

    关于第(3)和第(4)种方法,大家将在下面分别讨论。

       
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