
[电磁] 静电场
Coulomb's law and Gauss's law are equivalent in electrostatic field.
库仑定律与静电场的高斯定理完全等价。
This paper introduces in detail a new type of analogue electrostatic field mapper.
本文详细介绍了一种新型的静电场模拟仪。
From this, a theorem suitable to a class of electrostatic field problem then be drawn.
由此可得到适用于一类静电场问题的定理。
However, the effects are different for the electrostatic field with different strengths.
不同强度的静电场影响效果有所差异。
The electrostatic field distribution is obtained by means of a particular helix coordinate system.
用特殊的螺旋座标求出了该系统的静电场分布。
静电场(Electrostatic Field)是指由静止电荷在其周围空间激发的一种特殊物理场,具有以下核心特性:
静电场是静止电荷(不随时间变化的电荷)在其周围空间产生的力场。该场对放入其中的其他电荷施加作用力(库仑力),其方向遵循“同性相斥、异性相吸”原则。静电场属于保守场(无旋场),其场线始于正电荷、终止于负电荷,且不相交。
数学描述:
电场强度 ( vec{E} ) 定义为单位正电荷所受的力:
$$ vec{E} = frac{vec{F}}{q} $$
其中 ( vec{F} ) 为试探电荷 ( q ) 受到的力(( q ) 需足够小以避免扰动原电场)。
叠加原理
多个点电荷产生的总电场等于各电荷单独存在时电场的矢量和:
$$ vec{E}{text{总}} = sum{i=1}^n vec{E}_i $$
这一性质是静电学分析的基础。
高斯定律
电场通过任意闭合曲面的通量正比于该曲面内包围的净电荷量:
$$ ointS vec{E} cdot dvec{A} = frac{Q{text{内}}}{varepsilon_0} $$
其中 ( varepsilon_0 ) 为真空介电常数(( 8.85 times 10^{-12}text{C}/text{N·m} ))。该定律揭示了静电场的有源性。
无旋性
静电场的环路积分恒为零,表明其做功与路径无关:
$$ oint_C vec{E} cdot dvec{l} = 0 $$
这一性质使得静电场可引入电势概念 ( V )(( vec{E} = - abla V ))。
平行板电容器内的匀强静电场存储电能,能量密度公式为 ( frac{1}{2} varepsilon_0 E )(真空情况)。
电子设备中静电场的屏蔽(如法拉第笼)可防止电磁干扰(IEEE Std 299)。
复印机、激光打印机利用静电场控制墨粉定向移动(施乐公司专利基础)。
Electrostatic Field(静电场) 是静止电荷(static charges)在其周围空间中产生的电场。以下是详细解释:
静电场是静止电荷通过库仑力作用形成的场,描述电荷对周围空间的影响。其方向定义为正电荷在该点所受力的方向,场线从正电荷发出,终止于负电荷。
核心特性:
电场强度(Electric Field Intensity):
单位正电荷在某点所受的力,公式为:
$$mathbf{E} = frac{mathbf{F}}{q_0} = k_e frac{Q}{r} hat{mathbf{r}}$$
其中,$k_e$为库仑常数($8.988 times 10 , mathrm{N cdot m/C}$),$Q$为源电荷,$r$为距离。
电势(Electric Potential):
静电场中单位电荷的势能,标量公式:
$$V = k_e frac{Q}{r}$$
电场强度与电势梯度关系:$mathbf{E} = -
abla V$。
高斯定律(Gauss's Law):
电场通过闭合曲面的通量等于该曲面内电荷的代数和除以真空介电常数:
$$oint mathbf{E} cdot dmathbf{A} = frac{Q_{text{enc}}}{epsilon_0}$$
适用于对称分布的电荷(如球体、无限长直导线等)。
叠加原理:多个电荷的静电场是各电荷单独产生的电场的矢量和。
总结来说,静电场是静止电荷相互作用的核心物理概念,其理论为电磁学、电路分析及现代电子技术奠定了基础。
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