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電場強度的意思、電場強度的詳細解釋

關鍵字:

電場強度的解釋

[electric field intensity] 空間任一點的電場強度,由置于該點的單位正電荷所受的力來量度

詳細解釋

簡稱“場強”。描述電場對電荷有作用力這一基本性質的物理量。是矢量,常用符號e表示。在電場中某一點的電場強度的大小等于放入電場中的電荷在該點所受電場力f與它的電量q的比值,即e=fq;其方向與放在該點的正電荷所受電場力方向相同。單位為牛/庫或伏/米。

詞語分解

專業解析

電場強度是描述電場中電荷受力特性的矢量物理量,其定義為:在電場中某一點,單位正電荷所受的電場力稱為該點的電場強度。用公式表示為: $$ vec{E} = frac{vec{F}}{q_0} $$ 其中$vec{F}$為試探電荷$q_0$受到的電場力(來源:《現代漢語詞典》第7版)。

從漢語語義學角度,“場”指物質相互作用的空間範圍,“強度”則體現作用力的量化程度。電場強度具有以下特性:

  1. 方向性:方向與正電荷受力方向一緻,符合《物理學基礎》中矢量場定義(來源:高等教育出版社《電磁學教程》);
  2. 疊加原理:多個電荷産生的場強可通過矢量疊加計算;
  3. 單位制:國際單位為牛/庫侖(N/C),與伏特/米(V/m)等價(來源:國家标準《物理量單位》GB 3102.5-1993)。

電場強度在工程領域廣泛應用于高壓設備設計、電磁兼容分析等場景,其測量方法包含靜電計直接測量和電勢梯度間接推算兩類(來源:中國電機工程學會《電磁場理論應用白皮書》)。

網絡擴展解釋

電場強度是描述電場中某點電場力性質的物理量,其核心定義和特性如下:

1. 定義公式
電場強度矢量 $vec{E}$ 定義為: $$ vec{E} = frac{vec{F}}{q_0} $$ 其中 $vec{F}$ 是試探電荷 $q_0$ 在電場中某點受到的力。該公式表明,電場強度等于單位正電荷在該點所受的力。

2. 方向特性

3. 單位體系

4. 點電荷場強公式
對孤立點電荷 $Q$,其電場強度隨距離 $r$ 的分布為: $$ E = frac{1}{4pivarepsilon_0} frac{Q}{r} $$ 其中 $varepsilon_0$ 為真空介電常數(約 $8.85 times 10^{-12} , text{C}/(text{N·m})$)

5. 疊加原理
多個電荷産生的總場強等于各電荷單獨存在時場強的矢量和: $$ vec{E}_{text{總}} = vec{E}_1 + vec{E}_2 + cdots + vec{E}_n $$

6. 電場線表征

典型應用示例
平行闆電容器内部形成均勻電場,場強計算公式為: $$ E = frac{sigma}{varepsilon_0} $$ 其中 $sigma$ 為極闆電荷面密度。這種均勻電場特性被廣泛應用于粒子加速器、噴墨打印機等設備中。

電場強度作為電磁學核心概念,既是分析電荷受力的基礎,也是連接電勢、電容等概念的橋梁。其矢量特性要求在實際計算中必須同時考慮大小和方向的分量合成。

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