
【化】 Coulomb field
coulomb
【医】 coulomb; weber
field; a level open space; scene
【化】 field
【医】 field; plant
库仑场(Coulomb Field)是静止电荷在其周围空间产生的电场,由法国物理学家查尔斯·奥古斯丁·库仑于1785年通过实验定律首次定量描述。其核心物理意义表现为:任何带电粒子均会通过库仑场与其他带电体产生相互作用力,作用力大小与电荷量乘积成正比,与距离平方成反比。
数学表达式
库仑场强度遵循库仑定律: $$ mathbf{E} = frac{1}{4pivarepsilon_0} cdot frac{q}{r} mathbf{hat{r}} $$ 其中$varepsilon_0$为真空介电常数,$q$为场源电荷量,$r$为观测点到场源的距离,$mathbf{hat{r}}$为单位方向矢量(来源:《电磁学》高等教育出版社)。
物理特性
库仑场属于静电场范畴,具有无旋性和保守性,其电场线从正电荷发出、终止于负电荷。该场对运动电荷施加的力满足洛伦兹力公式$mathbf{F}=qmathbf{E}$(来源:HyperPhysics数据库,佐治亚州立大学)。
库仑场理论是电磁学、量子电动力学的基础框架,广泛应用于粒子加速器设计、半导体器件建模及等离子体物理研究。例如在原子尺度下,库仑场决定了电子云的分布形态(来源:《费曼物理学讲义》第三卷)。
库仑场是描述静止电荷产生的静电场的物理概念,其核心规律由库仑定律定义:
1. 数学表达式
库仑场强度由点电荷产生的电场强度公式表示:
$$
E = frac{1}{4pivarepsilon_0} cdot frac{Q}{r} cdot hat{r}
$$
其中:
2. 物理意义
库仑场反映了电荷通过电场对其他电荷施加力的能力。静止电荷产生的场具有以下特性:
3. 应用场景
4. 与变化电场的区别
库仑场属于静电场范畴,而随时间变化的电场会激发磁场,形成电磁波(需用麦克斯韦方程组描述)。在相对论框架下,运动电荷的场需结合洛伦兹变换修正。
若需进一步探讨具体应用案例或数学推导细节,可提供补充说明方向。
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