电场 电场强度

一、电场
   存在于电荷周围的特殊物质叫电场。凡是有电荷的地方，周围就存在，即任何电荷都在自己的周围空间激发电场；而电场的基本性质是，它对处于其中的任何其它电荷都有力的作用，这个力叫电场力。

因此，电荷与电荷之间是通过电场相互作用的。
    电场虽然不象原子、分子组成的实物那样看得见，摸得着，但近代物理的发展证明，它具有一系列物质的属性，如具有能量、动量，能施于电荷的作用力等等，因而能被我们所感觉。因此，电场是一种客观存在，是物质存在的一种形式。电场只是普遍存在的电磁场的一种形式。电磁场的物质性在它处于迅速变化的情况下才能更明显地表现出来，这个问题到了电动力学才进行详细的讨论。本章只讨论相对于观察者静止的电荷在其周围空间激发的电场，即静电场。

二、电场强度矢量

1、定义
    对于电场中任一固定点，检验电荷所受电场力与检验电荷的电量的比值与无关，它反映了电场在点的性质。我们把它定义为电场强度矢量，简称场强，用 表示，即

    定义：电场任一点的电场强度是一矢量，其大小是单位电荷在该点所受电场力的大小，其方向与正电荷在该点所受的电场力的方向一致。
    单位：牛顿/库仑（N/C)，伏特/米（V/m）。
    如果电场中各点场强的大小和方向均相同，这样的电场称为均匀场，其场强矢量是相互平行的直线。

2、点电荷的场强     在处有一点电荷 ，在 处放一检验电荷，点电荷 之间的相互作用力为 根据场强的定义, 点的场强为

    当 时,点的场强沿矢径方向背离源点 ;当 时, 点的场强 沿矢径方向指向源点。
三、场强叠加原理
    设空间有一组点电荷，它们单独存在时对检验电荷 的电场力分别为 ， 则

根据场强的定义，得

式中 分别代表 单独存在时所激发的电场在点的场强。

    结论：一组点电荷所激发的电场在任一点的场强，等于各个点电荷单独存在时所激发的电场在该点场强的矢量和。这个结论叫电场强度矢量叠加原理，简称场强叠加原理。

四、场强的计算
1、点电荷和点电荷系的场强

    点电荷     

    点电荷系    

例：求电偶极子的场强。

（1）连线延长线上点的场强

点电荷和 存在时在 点产生的场强大小为

(方向向右）

（方向向左)

合场强的大小为

因为 ，所以
(方向向右)

（2）中垂线上点的场强
     点电荷和 存在时在点产生的场强大小为

合场强的大小为


而

所以，合场强的大小为

由于 ，那么

    电偶极子的场强只与和的乘积有关，这一乘积反映电偶极子的基本性质，它是一个描述电偶极子属性的物理量。我们将 定义为电偶极矩，其中的方向是由指向。这样，电偶极子的场强公式可以写为:
    在延长线上：

    在中垂线上：

2、电荷连续分布带电体的场强
（1）电荷的体分布
    设有一电荷连续分布的带电体，电荷体密度为,在带电体中取一体积元 ，则该体积元中的体电荷元为 ，它产生的场强为

由场强叠加原理，得整个带电体产生的场强为

（2）电荷的面分布
    设有一电荷连续分布的带电面，电荷面密度为 。在带电面中取一面积元，则该面积元中的面电荷元为 ，它产生的场强为

由场强叠加原理，得整个带电面产生的场强为

（3）电荷的线分布
    有一电荷连续分布的带电导线，电荷线密度为 ,在带电导线中取一线段元，则该线段元中的电荷元为 ，它产生的场强为

由场强叠加原理，得整根带电导线产生的场强为