当前课程知识点:University Physics - Electricity and Magnetism > Chapter I Electric Fields > Lecture 3 Electric Fields > Lecture 3 Electric Fields
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首先,与大家分享一个概念。实际上我们每天都在经历。它是什么?——场。假如没有重力场,我们甚至无法站立在地面。
但是我们能看到吗?能触摸到吗?不能。但它存在吗?存在。如何证明?我们在重力场中受到的力可以证明重力场的存在。
作用于我们每个人的重力可以让我们相信重力场的存在。
根据库伦定律,两个点电荷之间存在静电力。
我们注意到,两个电荷之间没有接触。因此,电场力也是一种场力。那如何理解这种没有接触的相互作用呢?
没有相互接触的两个物体如何相互作用呢?
实际上,如果我们放一个电荷在空间中,电荷在周围每一点都建立了电场。
这个电荷叫做源电荷。我们在空间中放入另一电荷,这一电荷就会与源电荷产生的电场相互作用,从而受到电场施加的力。
我们把后引入的电荷叫做试验电荷。两个电荷通过一种特殊的物质——场相互作用。场是一种看不见的物质。
我们说电荷周围每一点都有场。既然看不见或者摸不着,那么如何证明它的存在呢?
我们在空间中某一点放入试验电荷,如果试验电荷感受到力的作用,就说明该点有电场。
因此,试验电荷是电场的探测器。
那么,如何定义电场?我们可以用试验电荷在某点受到的电场力来定义该点的电场吗?显然不可以。为什么?
因为电场力跟随电荷而变化。在同一点,放入不同的电荷,电场力的大小和方向都可能不同。
我们必须要消除试验电荷的影响. 因此,我们这样来定义电场:空间某点的电场强度就是该点处单位正电荷所受到的静电力。
它等于试验电荷在某一点受到的静电力除以试验电荷的带电量,由此公式表示。
从公式可以知道,空间某点的电场强度E的方向与正电荷在该点处所受电场力的方向一致。
请注意电场是由除去试验电荷之外的所有源电荷产生的。哪里有电荷,哪里就有电场。
电场的存在与否与试验电荷无关。试验电荷仅仅用来探测电场。无论有没有试验电荷,都存在电场。
我们来看这个例子。这里有一个带正电Q的带电体,电量很大,在空间每一点都建立了电场。
一个很小的正试验电荷放置于电场中的某点,从而受到电场力。
当我们用这个公式来计算电场的时候,我们认为这个试验电荷必须足够小而不会影响原有的电荷分布。
如果试验电荷过大,就会影响原来的电荷分布。
如果空间中某点的电场大小和方向已知,那么可以用这个公式来计算任意电荷在空间该点处受到的静电力。
需要注意的是,这个公式仅仅适用于尺寸为零的点电荷q。
根据这个方程, 我们可以看到,如果小q带正电,所受的力和电场方向一致;如果小q带负电,所受的力与电场方向相反,如图所示。
下面我们讨论如何计算带电体系产生的电场。
-Lecture 1 Electric Charges
-Lecture 1 Electric Charges--作业
-Lecture 2 Coulomb’s Law
-Lecture 2 Coulomb’s Law--作业
-Lecture 3 Electric Fields
-Lecture 3 Electric Fields--作业
-Lecture 4 Evaluation of Electric Fields(I)
--Lecture 4 Evaluation of Electric Fields(I)
-Lecture 4 Evaluation of Electric Fields(I)--作业
-Lecture 5 Evaluation of Electric Field (II)
--Lecture 5 Evaluation of Electric Field (II)
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-Lecture 6 Electric Field Lines
--Lecture 6 Electric Field Lines
-Lecture 6 Electric Field Lines--作业
-Lecture 7 Electric Flux
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-Lecture 8 Gauss’s Law
-Lecture 8 Gauss’s Law--作业
-Lecture 9 Application of Gauss’s Law
--Lecture 9 Application of Gauss’s Law
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-Lecture 10 Electric Potential
--Lecture 10 Electric Potential
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-Lecture 11 Evaluation of Electric Potential
--Lecture 11 Evaluation of Electric Potential
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-Lecture 12 Finding E from V
-Lecture 12 Finding E from V--作业
-Lecture 13 Properties of a conductor in electrostatic equilibrium (I)
--Lecture 13 Properties of a conductor in electrostatic equilibrium
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-Lecture 14 Properties of a conductor in electrostatic equilibrium (II)
--Lecture 14 Properties of a conductor in electrostatic equilibrium (II)
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-Lecture 16 Capacitor & Capacitance
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-Lecture 17 Capacitors with dielectrics
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-Lecture 18 Energy stored in a capacitor
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-Lecture 19 Magnetism
-Lecture 20 Current & Current Density
--Lecture 20 Current & Current Density
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-Lecture 21 Steady current & Electromotive force
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-Lecture 22 Magnetic Fields
-Lecture 22 Magnetic Fields--作业
-Lecture 23 Charged Particle in a Magnetic Field
--Lecture 23 Charged Particle in a Magnetic Field
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-Lecture 24 Magnetic Force on a Current—Carrying Conductor
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-Lecture 25 Sources of a Magnetic Field
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-Lecture 26 Calculation of a magnetic field by applying the Biot-Savart Law
--Lecture 26 Calculation of a magnetic field by applying the Biot-Savart Law
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-Lecture 27 Ampere’s Law
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-Lecture 28 Application of Ampere’s Law
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-Lecture 29 Gauss’s Law in Magnetism
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-Lecture 30 Origin of the magnetic effect of materials
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-Lecture 31 Magnetization
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-Lecture 32 Magnetic Materials
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-Lecture 33 Faraday’s Law
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-Lecture 34 Motional EMF
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-Lecture 35 Induced Electric Field
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-Lecture 36 Generators
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-Lecture 37 Inductance
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-Lecture 38 Energy in a Magnetic Field
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-Lecture 39 Maxwell’s Equations
--Lecture 39 Maxwell’s Equations
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