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什麼是電場?概念、發現歷史、如何測量、公式

2025-07-13自然科學166

我們解釋了什麼是電場、它被發現的歷史、如何測量它的強度以及它的公式是什麼。

什麼是電場?概念、發現歷史、如何測量、公式

場是由電荷改變的空間區域。

什麼是電場?

電場是與電荷或由電力帶電的物體相互作用的物理場或空間區域。它通過型描述不同物體和電氣系統與其交互的方式。

從物理角度來看,它是一個向量場,其中電荷(q) 受到電力 (F) 的影響.

這些電場可能是電荷存在的結果,也可能是磁場變數,正如英國科學家Michel Faraday和 James C. Maxwell 的實驗所證明的那樣。

因此,從當代物理學的角度來看,電場與磁場一起被視為形成電磁場。

因此,電場是因電荷的存在而改變的空間區域。如果這個電荷為正,它會產生「誕生」在電荷中並沿徑向向外延伸的電場線。另一方面,如果電荷為負,則場線會在電荷上“死亡”。如果電荷靠近存在電場的空間區域,它將受到一個位址和意義。

  • 另請參閱:電磁

電場的歷史

電場的概念最早是由蜜雪兒·法拉第提出的,源於解釋遠距離電力作用的需要。這種現像是他在 1831 年演示電磁感應的關鍵,其中驗證了磁性和電力.

詹姆斯·麥克斯韋 (James Maxwell) 後來對電場做出了貢獻,他的方程式描述了這些場的電動力學的多個方面,尤其是在他的《電磁場的動力學理論》(1865 年)中。

  • 更多資訊:法拉第定律

電場單元

電場不能用任何類型的設備直接測量。但是可以觀察它對位於其附近的負載的影響,也就是說,可以測量強度它作用在載荷 (強度) 上。為此,使用牛頓/庫侖 (N/C)。

電場公式

將電場 E 與其施加在電荷 q 上的力聯繫起來的方程由以下方程給出:

F = qE

其中 F 是作用在電荷 q 上的電力,以強度 E 引入場中。請注意,F 和 E 都是向量量級,被賦予了意義和方向。

從那裡,可以通過結合庫侖定律在數學上前進,得到 E = F/q = 1/4πε0= (q我/r2).全我,其中 ȓ我是標記連接每個電荷 q 的線方向的單位向量我每次充電 Q。

電場強度

什麼是電場?概念、發現歷史、如何測量、公式

正電荷產生向外的電場,負電荷產生向內的電場。

電場強度是一個向量,表示以精確的牛頓/庫侖量 (N/C) 作用在給定電荷上的電力 F。這個大小通常簡稱為「電場」,因為場本身無法測量,但它對給定電荷的影響是無法測量的。

為了計算它,使用公式 F = q.E,考慮到如果電荷為正 (q > 0),則電力將與場具有相同的符號,並且 q 將沿同一方向移動;而如果電荷為負 (q < 0),則一切都會以相反的方式發生。

電場示例

計算電場強度的一個簡單示例是:

如果我們引入 5×10 的電荷-6C 在作用力為 0.04 N 的電場中,該場的作用強度如何?

應用公式 E = F/q,我們得到 E = 0.04 N / 5×10-6C = 8,000 N/C。

標籤: 物理

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