張大煜(1905~ )
[拼音]:dianchang qiangdu
[外文]:electric field intensity
描述電場的物理量,簡稱場強。電場中某一點的電場強度
E
定義為放於該點的靜止試驗電荷(體積和電荷量都充分小)所受的力f
與其電荷量q的比值,即E
=f
/q。電場強度是個向量,其方向為正的試驗電荷的受力方向,其大小等於單位試驗電荷所受的力。電場強度的單位是伏/米,1伏/米=1牛/庫。電場中空間各點的場強的大小和方向各不相同,形成向量場。整個電場強度的空間分佈描述了電場。空間各點場強大小和方向均相同的電場稱為勻強電場或均勻電場。
電場強度遵從場強疊加原理,即空間總的場強
E
等於各電場單獨存在時場強的向量和。
靜電場的場強
在無限真空中,靜止點電荷Q產生的場強遵從庫侖定律,得
,
式中r為點電荷所在處到場點的矢徑,ε0為真空介電常數。靜止點電荷的場強方向沿矢徑,其大小與矢徑值r的二次方成反比。
任何複雜的電荷分佈都是點電荷Qi及電荷元dq的集合,根據場強疊加原理,任意電荷集合的場強為
。
靜電場遵從高斯定理和靜電場的環路定理,靜電場是有源非旋場,可以引入標勢(即電位)嗞,場強與標勢的關係為
E
=-墷嗞。感應電場的場強
變化磁場產生的電場遵從高斯定理和法拉第感應定律,叫做感應電場。感應電場是無源有旋場,可以引入矢勢
A
,場強與矢勢的關係為。
勻速運動點電荷的場強
速度為v、電荷量為 Q的電荷產生的場強為
,式中с是真空中的光速,α為矢徑方向與速度方向之間的夾角。此場強的方向沿矢徑,其大小與矢徑大小r的二次方成反比。此電場伴隨著運動電荷,亦稱為運流場。
任意運動點電荷的場強
包括兩部分,一部分與電荷的速度有關,方向沿矢徑,大小與矢徑的二次方成反比,此為運流場;另一部分與電荷的加速度有關,方向垂直於矢徑,大小與矢徑的一次方成反比,可表示為
式中
n
為矢徑方向的單位向量,為電荷的加速度。隨著電荷的運動,能量不斷向外輻射,這部分稱為輻射場。