电场强度
电荷在电场中都会受到电场力,电场强度越强,电场力越大。电荷在电场力的方向上产生位移,就是电场力做功,电场力做功大小就是电势能的变化量。电场的基本特性就是对电场中的电荷有力的作用,为了描述电场的这个性质,引入电场强度的概念。为了排除不同电荷受力不同的因素,采用单位电荷的受力来定义。因此,电场强度本质上就反映了电场对于场中电荷力作用能力的标志。强度越大,表明电场对于电荷的作用力也就越大(当然这里假定电荷是定值)。
和重力场一样,电场中也有能量(这里的能量,不严谨的讲就是具备做功的能力),具体表现为电场中的电荷具有势能(通俗的讲就是具有位置“优势”)。为描述电场的这个性质,引入电势的概念,即电场某一位置对应的能量量度,同样采用单位电荷定义。由于电势的特殊性质(只与位置有关,具体原因应该明白吧),因此它的是无意义的(因为不同的参考零点),相对值即电势差才真正有意义。
能量必然与功联系,而功又与力有关,因此电势与场强之间存在关系,对于一维来说,电势导数的负值即为场强(三维中为负梯度),即电势的变化快慢反应了场强的大小。因为场强越大,力越大,同样的距离做功多,能量变化多,电势变化就快。
电场强度的方向
当电子进入质子身边时,二者的电场相互叠加,这牵涉到一个问题,电子受到的电场力是否都是由质子施加的?如果是,那么电子受到的力除以电子电荷(-e),就严格等于质子产生的电场。
在经典一级,毫无疑问,电子的电场对自身没有任何作用,也就是说在电子所在位置电子的产生的场强为0,所以质子的电场在电子这一点上没有任何外界干扰,电子受到的力全部由质子的电场施加,所以不存在抵消问题!
就算在一级,电子有自相互作用,但这都可以看作真空涨落的叠加,总体平均为0,从总体上看自相互作用的平均,也就是场强,还是为0。
负电荷电场强度方向
取一带量正电的点电荷作为探头放在电场中,其所受电场力方向即为该点场强方向
所以,场强方向等于电场(线)方向
从另一个角度去理解:
电场强度即为“电场”的“强度”,也就是穿过单位面积的电场线的有效数量,电场线有方向,为矢量,面积为标量,相除得矢量,方向等于矢量方向
同样可得场强方向等于电场线方向
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