点电荷在电场中的作用?点电荷产生的电场?电荷在电场中,不需要施加外来的力,电荷就能在电场中运动,这说明了电场对电荷有力的作用和做功的效果,说明了电场跟人一样是真实存在的。在进一步的研究中,人们引入了一个试探电荷,即在点电荷产生的电场力,用一个试探电荷去测试它在电场中的受力情况。但是,电场强度跟电荷量的大小无关,它是电场中某点的场强,是电场的固有属性,同时也跟电荷在电场中受到的力无关。
什么是电场,为什么电荷会在电场中自发运动?电场是一种特殊的介质,人们看不见也摸不着。说白了,就像一个人,能把东西往前推,说明人意识到了物体受力,同时也说明了做功的效果。在电荷的电场中,电荷可以在没有外力的情况下在电场中运动,说明电场对电荷的作用和做功的效果是强大的,电场和人一样真实。
根据库仑定律,真空中两个点电荷A和B之间的力F=KQq/r2说明真空中点电荷A产生的电场的力F=KQq/r2与真空中点电荷B产生的电场的力F=KQq/r2相同,是一对力和反作用力的关系。那么,点电荷产生的电场力与什么有关呢?
在进一步的研究中,人们引入一种试探电荷,即点电荷产生的电场力,用一种试探电荷来测试它在电场中的受力。一个电荷要做试电荷,体积要足够小,电荷要足够小,才能准确研究电场的相关性质。
在真空中,有一个点电荷,电荷为Q,此时,一个Q的探针电荷会从最远点逐渐接近电荷Q。这时你会发现电荷Q上的电场力会越来越大。此时,Q和Q之间的电场力只会发生变化,而不会改变Q在电场中的位置。虽然Q与Q之间的电场力增大,但电场力与电荷Q的比值不随电荷的增大而变化。为什么?
为了理解这个问题,人们引入了场强的概率,推广了这一现象。即电场中某一点电荷所受的电场力F与带电量Q之比称为该点电场强度,简称场强,符号E,表达式E=F/q,单位牛/库仑-N/C,国际单位中电场强度的单位为V/m(为什么后来电场强度的单位是V/M)。
但是,电场强度与电荷量无关。是电场中某一点的场强,电场的固有性质,也与电场中电荷所施加的力无关。但根据电场强度的定义公式F/q,力F是一个既有大小又有方向的矢量,而电荷量是一个标量。所以矢量和标量的比值一定是合适的,所以电场强度也是矢量(物理学中有很多类似的推导)。那么,电场中场强的方向是什么呢?
因为场强也是人看不见摸不着的物质,所以规定电场中某一点的场强方向与该点正电荷所受的电场力方向相同,而与该点负电荷方向相反。场强既然有方向,既然是矢量,就必须满足矢量三角形法则或者矢量平行四边形法则。
即在多电荷的情况下,某一点的电场强度就是这些电荷产生的场强的叠加矢量值。这种现象和宏观物体的合力效应是一样的,用电场强度表示的这种现象叫做电场强度叠加原理。
场强矢量
说了这么多,总之场强越大,点上电场作用越大,场强越小,点上电场作用越小。现在,根据电场的基本知识,我提出一个假设。既然引力也是两个未接触物体之间的力,那么太空中是否存在引力场?引力场的场强等于空间中该点的引力与该点质量之比吗?如果这个假设成立,那么引力场的场强方向应该如何定义?
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