静电场静电感应.doc

定义
由静止电荷(相对于观察者静止的电荷)激发的电场.
性质
根据静电场的高斯定理,静电场的电场线起于正电荷或无穷远,
  
终止于负电荷或无穷远,,静电场中环量恒等于零,表明静电场中沿任意闭合路径移动电荷,电场力所做的功都为零,因此静电场是保守场.
根据库仑定律,两个点电荷之间的作用力跟它们的电荷量的乘积成正比,和它们距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,即F=kq1q2/r,其中q1、q2为两电荷的电荷量、k为静电力常量,+09牛顿米2/库2,r为两电荷中心点连线的距离。注意,点电荷是当带电体的距离比它们的大小大得多时,带电体的形状和大小可以忽略不计的电荷.
静电感应
如果电场中存在导体,在电场力的作用下出现静电感应现象,使原
  
静电场
来中和的正、负电荷分离,出现在导体表面上。这些电荷称为感应电荷。总的电场是感应电荷与自由电荷共同作用结果。达到平衡时,导体内部的电场为零。静电感应现象有一些应用,但也可能造成危害。
静电场中的介质
电场中的绝缘介质又称为电介质。由于电场力的作用在原子尺度上
  
静电场
出现了等效的束缚电荷。这种现象称为电介质的极化。对一种绝缘材料,当电场强度超过某一数值时,束缚电荷被迫流动造成介质击穿而失去其绝缘性能。因此静电场的大小对电工器件的设计及材料选择十分重要。有介质时的静电场是由束缚电荷及自由电荷共同产生的,为了表示这二者共同作用下的电场,可以引入另一个场矢量电通量密度D(又称电位移)。它定义为
式中P为电介质的极化强度,则可得高斯通量定理

  
公式
式中q仅为S面内所有自由电荷,而不包括电介质的束缚电荷。高斯通量定理的微分形式为电位移的散度等于该点自由电荷(体)密度ρ,
电介质的极化强度P与电场强度E有关,而电通量密度又与P 和E 有关,故可得表示电介质的本构方程
D=εE
电位
由于静电场是无旋场,故可用标量电位φ表征静电场(见电位)。电位与电场强度的关系是
式中Q点为电位参考点,可选在无穷远处;P点为观察点。上式的微分形式为电场强度等于电位的负梯度,
  
  
微分方程
称为泊松方程。如果观察点处自由电荷密度ρ为0,则
墷2φ=0
称为拉普拉斯方程。泊松方程和拉普拉斯方程描述了静电场空间分布的规律性。可以证明,当已知ρ、ε及边界条件时,泊松方程或拉普拉斯方程的解是惟一的,可以设法求解电位φ,再求出场中各处的E。
恒定电场是电源两极上带的电荷和导体或其他电学元件上堆积的电荷共同激发而形成的,其特点是电场线处处沿着到导体方向,由于电荷的分布是稳定的,(即达到动平衡状态),由这种稳定分布的电荷形成的电场称为恒定电场,它具有和静电场相同的性质,因此会对处在其中的电荷有力的作用,也就会推动自由电荷发生定向移动形成电流,但自由电荷不会一直加速,会不断的与不动的粒子发生频发的碰撞(形成电阻的微观本质)受到不动的粒子对他运动的阻碍作用,自由电荷做的是平均匀速率不变的运动。
恒定磁场
磁场强度和方向保持不变的磁场称为恒定磁场或恒磁场,如铁磁片和通以
直流电的电磁铁所产生的磁场。
恒磁场又称为静磁场,而交变磁场