电场特性

文章描述了电场的主要特征：电势、电压和强度。

什么是电场

要产生电场，就必须产生电荷。电荷（带电体）周围空间的性质不同于没有电荷的空间的性质。同时，空间的性质，当电荷被引入其中时，不会立即发生变化：变化从电荷开始，并以一定的速度从空间中的一点传播到另一点。

在包含电荷的空间中，机械力作用于引入该空间的其他电荷。这些力不是一种电荷对另一种电荷直接作用的结果，而是通过质变介质作用的结果。

电荷周围的空间，其中作用于引入其中的电荷的力表现出来，称为电场。

电场中的电荷沿电场一侧作用在其上的力的方向移动。这种电荷的静止状态只有当一些外（外）力施加到平衡电场强度的电荷上时才有可能。

一旦外力和场强之间的平衡被打破，电荷就会再次开始移动。它的运动方向总是与较大力的方向重合。

为清楚起见，电场通常由所谓的电场线表示。这些线与作用在电场中的力的方向一致。同时，同意画出如此多的线，使得垂直于线安装的每 1 平方厘米区域中的线数与相应点的场强成正比。

场的方向通常被认为是作用于给定场中的正电荷的场强的方向。正电荷被正电荷排斥并被负电荷吸引。因此，电场是从正电荷指向负电荷。

力线的方向在附图中由箭头指示。科学证明，电场的力线是有始有终的，即它们不是自己闭合的。根据假定的场方向，我们发现力线以正电荷（带正电的物体）开始，以负电荷结束。

米。 1. 使用力线的电场图像示例：a — 具有单个正电荷的电场，b — 具有单个负电荷的电场，c — 两个相反电荷的电场，d — 一个两个同种电荷的电场

在图。图 1 显示了使用力线描绘的电场的示例。必须记住，电场线只是以图形方式表示场的一种方式。这里的力线概念没有更大的实质内容。

库仑定律

两个电荷之间相互作用的强度取决于电荷的大小和相互排列，以及它们所处环境的物理性质。

对于两个带电的身体，其尺寸与身体之间的距离相比微不足道，相互作用的愈合在数学上确定如下：

其中 F 是以牛顿 (N) 为单位的电荷相互作用力，k — 以米 (m) 为单位的电荷之间的距离，Q1 和 Q2 — 以库仑 (k) 为单位的电荷量级，k 是比例系数，其值取决于电荷周围介质的特性。

上面的公式是这样写的：两个点电荷之间的相互作用力与这些电荷大小的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比（库仑定律）。

要确定比例因子 k，请使用表达式 k = 1 /(4πεεО)。

电场势

如果作用在电荷上的场力不被任何外力平衡，则电场总是赋予电荷运动。这意味着电场具有势能，即做功的能力。

通过将电荷从空间中的一点移动到另一点，电场确实起作用，因此向场提供的势能减少。如果电荷在与电场力相反的外力作用下在电场中运动，则不是电场力做功，而是外力做功。在这种情况下，场的势能不仅没有减少，反而增加了。

在电场中移动电荷的外力所做的功与反对该运动的场力的大小成正比。在这种情况下，外力所做的工作完全用于增加场的势能。为了从其势能一侧表征场，称为电场势的量被称为。

这个量的本质如下。假设正电荷在所考虑的电场之外。这意味着场对给定电荷几乎没有影响。让外力将此电荷引入电场，并克服场力施加的运动阻力，将电荷移动到电场中的给定点。力所做的功，以及场势能增加的量，完全取决于场的性质。因此，这项工作可以表征给定电场的能量。

与放置在场中给定点的单位正电荷相关的电场能量称为给定点的场势。

如果电位用字母 φ 表示，电荷用字母 q 表示，移动电荷所花费的功用 W 表示，则给定点的场电位将由公式 φ = W / q 表示。

因此，当单位正电荷移出场向给定点移动时，给定点处的电场势在数值上等于外力所做的功。场电位以伏特 (V) 为单位测量。如果在场外的 1 库仑电量传输到给定点的过程中，外力所做的功等于 1 焦耳，则场内给定点的电势等于 1 伏特：1 伏特 = 1 焦耳/1库仑

电场强度

在任何电场中，正电荷从较高电势点移动到较低电势点。相反，负电荷从电位较低的点移动到电位较高的点。在这两种情况下，做功都是以牺牲电场的势能为代价的。

如果我们知道这项工作，即当正电荷q从场的点1移动到点2时场的势能减少的量，那么很容易找到这些点之间的电压字段 U1,2:

U1,2 = A / q,

其中 A 是当电荷 q 从点 1 转移到点 2 时场力所做的功。电场中两点之间的电压在数值上等于零从一点转移单位正电荷所做的功在外地到另一个。

可以看出，电场两点间的电压和相同点间的电位差代表同一个物理单位……因此，电压和电位差这两个词是相同的。电压以伏特 (V) 为单位测量。

两点之间的电压等于 1 伏特，如果将 1 库仑的电量从场的一个点转移到另一个点，场力所做的功等于 1 焦耳：1 伏特 = 1 焦耳 / 1 库仑

电场强度

根据库仑定律，作用于该场中另一个电荷的给定电荷的电场强度在场的所有点上都不相同。任何一点的电场都可以用它作用在给定点的单位正电荷上的力的大小来表征。

知道这个值，就可以确定作用在每个电荷Q上的力F。可以写成F = Q x E，其中F是作用在电场中放置在场中一点的电荷Q上的力，E是作用在场中同一点的单位正电荷上的力。 E 在数值上等于单位正电荷在场中给定点受到的力，称为电场强度。