电场强度
经典电磁学中,我们不谈及任何一个粒子产生的电磁场对其自身的作用,结果都是发散的,在电动力学中,我们可以通过重整化,减除一个发散量,得到有限的自能。
这造成了如下后果:
1.电子的电荷量不是一成不变的,虽然裸的e是确定的,但是重整化后的e依赖于我们能量的标度,也就是说能量足够高,e会发生变化,能标越大e越大。
2.对库伦定律需要进行一些修正,也就是说能量足够大时,电荷之间的相互作用将偏离平方反比。
所幸的是在相当大范围的低能条件下,这些都可以忽略不计。但追究物理本质,我们可以说:
电子的电场影响了电子的电场。
但请注意,这个所谓的影响只是修正大小,不会影响到作用力的方向!
可以计算点电荷在它所在点出的电场强度吗
当按点电荷模型计算时,点电荷将在其附近产生无穷大的电场,而这显然是不可能的,点电荷周围的实际电场可以用高斯定律计算出来,的确就是有限的。
所以计算实际问题我们还要从点电荷模型转为电荷微元模型,也即利用微积分的微元思想处理计算,这里面的关键区别是,电荷微元是要在其自身位置产生电场与电势的,它是对点电荷周围的实际电场的一种等效。如果说的学术一点,点电荷模型不包含自能只包含互能,而电荷微元模型则既包含自能又包含互能。如果你学过大学课程的话,就会发现以上只是一种理论完备性上的推广,二者的实际计算式长得完全一样。
用电势分布描述静电场是不是比用电场强度分布更简洁?
电势和电场强度在静电场中是等价的。之所以看起来一个是三个数,一个只有一个数,原因是电场强度的三个分量并不是完全***的,它需要满足Maxwell方程。尤其是电场旋度为0的方程,直接决定了我们可以找到一个标量势函数来描述电磁场。
另外,知道一个点的电势,与知道一个点的电场强度并不完全一样。我们需要知道的是一个点的某个邻域内每个点的电势,才可以知道这个点上的电场强度,因为我们需要对电势求导数。
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