电场是一种特殊物质,是一种不以人的感官所感觉的客观存在.电场具有物质的一般共性,这就是电场跟一般物质一样都具有能量和动量。
电场强度的定义是在电场中的某点的电荷受到的电场力和电荷量的比值:e=f/q,它的物理意义是单位电荷在改点的受力情况,比值越大,表示相同的电荷在改点受力越强,说明改点的电场越强,所以,电场强度是表征电场强弱的物理量,它表示了在电场中,电荷会受到力的性质。
因此,说电场强度是描述电场力性质的物理量,相对应的是描述电场能性质的物理量:电势,电势差等。
电势能
电势能与电场性质和点位置以及有关,但仅由电场性质和点位置决定,是描述电场中任一点电场性质的物理量,称为点的电势,用表示。
表明,若规定无穷远处为电势零点,则电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷在该点具有的电势能,或者等于把单位正电荷从该点沿任意路径移到无穷远处时电场力所作的功。电势是标量,国际单位制中单位为伏特。
我们开一个电容,设他的电容为C,用电压为U的电源充电后,显然他是可以做工的,说明电容能够储存电能,那么电能储存在哪里呢?显然电容两极板间有电场的,我们认为他的电能是储存在其中的电场里的,所以也叫电场能.看下面的推导:设在外力的作用下,平行板电容器的上板被力F匀速很慢的向上移动了X的距离,很容易得到早这个过程中Q是不变的,因而电场强度E也不变.而其中的E是有上下两板产生的,所以一个面产生的电场为E/2,
即F=EQ/2=EQ/2
而运动的距离为X,即有外力做功为:
W=XEQ/2=UQ/2
代于Q=CU即有W=CU^2/2
即为电容所储存的电场能的能量大小,鉴于我们认为能量是储存在电场中的,可将上式化为:
W=CE^2D/2=1/2k(E^2)V
上式中K为一跟介质有关的常数,V为电场区的空间体积,E为该区的电场强度,从上式可以看到,电场能是电场储存所占在空间中的能量,也是我们认为电场能存在的理论依据.
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