
【化】 field jump
electric field
【计】 electric field
【化】 electric field
bound; jump; leap
become; change
【医】 meta-; pecilo-; poecil-; poikilo-
电场跃变(Electric Field Discontinuity)是电磁场理论中的一个核心概念,指电场强度在跨越不同介质的分界面时,其切向分量保持连续,而法向分量可能发生突变的物理现象。这一特性源于介质边界处自由电荷或极化电荷的分布差异,由麦克斯韦方程组中的高斯定律和法拉第电磁感应定律直接导出。
在两种介电常数分别为 (epsilon_1) 和 (epsilon_2) 的介质分界面上:
切向分量连续性:
电场强度 (mathbf{E}) 的切向分量(平行于界面)满足:
$$ E{t1} = E{t2} $$
该性质由法拉第定律 ( abla times mathbf{E} = -frac{partial mathbf{B}}{partial t}) 在边界处的积分形式决定,表明无旋场特性在界面处延续。
法向分量跃变条件:
电位移矢量 (mathbf{D}) 的法向分量(垂直于界面)连续,但电场强度法向分量可能突变:
$$ D{n1} = D{n2} quad Rightarrow quad epsilon1 E{n1} = epsilon2 E{n2} $$
若界面存在自由面电荷密度 (sigma_f),则跃变满足:
$$ epsilon2 E{n2} - epsilon1 E{n1} = sigma_f $$
此关系源自高斯定律 ( abla cdot mathbf{D} = rho_f) 的边界条件。
电容器中的介质界面:
平行板电容器填充多层介质时,电场在介质分界处发生跃变。例如,空气-陶瓷界面处电场强度法向分量与介电常数成反比,直接影响电容值计算。
电磁波传播:
光波从空气射入玻璃时,电场切向分量连续而法向分量突变,导致折射波方向改变(斯涅尔定律)和透射率变化,是光学镀膜设计的理论基础。
注:引用来源为示例性学术文献,实际链接需替换为可访问的DOI或出版社页面(如Cambridge Core、IEEE Xplore)。
关于“电场跃变”这一表述,目前权威物理文献中并未将其作为标准术语使用,但结合电磁学理论和实际场景,可以推测其可能的含义及背景:
介质分界面的电场突变
在两种不同介质的交界面(如导体与绝缘体之间),电场的法向分量会发生不连续变化。根据边界条件,电场强度的法向分量满足:
$$
epsilon1 E{n1} = epsilon2 E{n2}
$$
其中$epsilon$为介电常数,导致界面两侧电场强度突变。例如导体表面电场突变为零(静电屏蔽效应)。
时变电场中的瞬态现象
当电荷分布突然改变(如开关闭合瞬间),电场会随时间发生跃迁。这种现象需结合麦克斯韦方程组中的位移电流项分析,属于动态电场范畴。
狭义相对论中的参考系变换
在不同惯性参考系中,电场和磁场可通过洛伦兹变换相互转化,可能导致观测到的电场强度“跃变”,但这属于相对论效应,非实际物理突变。
注意:若该词来源于特定工程领域(如等离子体物理或电路设计),建议结合具体上下文进一步分析。标准电磁学中更常用“电场不连续性”或“边界条件”等表述。
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