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1 # 使用者6047252274857
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2 # maimi32709
電場中某一點的電場強度在數值上等於單位電荷在那一點所受的電場力。試驗電荷的電量、體積均應充分小,以便忽略它對電場分佈的影響並精確描述各點的電場。在勻強電場中:E=U/d;若知道一電荷受力大小,電場強度可表示為:E=F/q;點電荷形成的電場:E=kq/r^2,k為一常數,q為此電荷的電量,r為到此電荷的距離,可看出:隨r的增大,點電荷形成的場強逐漸減小(點電荷形成的場強與r^2成反比) 。擴充套件資料電場強度遵從場強疊加原理:即空間總的場強等於各電場單獨存在時場強的向量和,即場強疊加原理是實驗規律,它表明各個電場都在獨立地起作用,並不因存在其他電場而有所影響。電場強度的大小,關係到電工裝置中各處絕緣材料的承受能力、導電材料中出現的電流密度、端鈕上的電壓,以及是否產生電暈、閃絡現象等問題,是設計中需考慮的重要物理量之一。地球表面附近的電場強度約為100V/m。
又看了一下問題,感覺題主討論的是試探電荷的問題。那麼首先我們看試探電荷是什麼:它是一個對被測電場沒有影響的理想化的電荷。那麼電子對於質子來說,不能勝任試探電荷的,因為它的電場對於質子來說,差不多大。而試探電荷的電場必須相對於被測電場可以忽略不計。當電子進入質子身邊時,二者的電場相互疊加,這牽涉到一個問題,電子受到的電場力是否都是由質子施加的?如果是,那麼電子受到的力除以電子電荷(-e),就嚴格等於質子產生的電場。在經典一級,毫無疑問,電子的電場對自身沒有任何作用,也就是說在電子所在位置電子的產生的場強為0,所以質子的電場在電子這一點上沒有任何外界干擾,電子受到的力全部由質子的電場施加,所以不存在抵消問題!就算在量子一級,電子有自相互作用,但這都可以看作真空漲落的疊加,總體平均為0,從總體上看自相互作用的平均,也就是場強,還是為0。======================================================================電場強度是指單位正電荷受到的電場力,我們從這裡可以得出兩個結論:1.電場強度的方向是受我們所規定的正電荷影響的;2.電場強度是可以疊加的。先看第一個結論:我們只是碰巧當初規定絲綢摩擦過的玻璃棒帶正電,這正好與質子帶的電荷相同,如果當初我們定義毛皮摩擦的橡膠棒帶正電,那麼質子就帶負電,於是所有的電場方向都要反向,但這將導致相同的物理後果,實際上這等價於在麥克斯韋方程兩邊同時乘以-1,它什麼都沒有改變。所以質子的電場向外,只是表示正電荷遇到質子會受到排斥力,應該說和質子帶同一種電荷的粒子收到的電場力向外,這就算規定質子帶負電荷,那麼另一個粒子同樣也變成了帶負電荷,於是它們還是排斥,雖然這種定義之下,電場強度變成向內了。第二個結論:電場強度是可以疊加的,其根本原因是麥克斯韋方程是線性的,所以質子產生的電場與它周圍的任何物質無關,一個氫原子的電場嚴格等於電子與質子的電場的疊加,電子不會影響質子的電場,而質子也不會影響電子的電場。所謂二者電場抵消是有條件的,就是電子的波函式必須球對稱,也就是說電子必須佔據s軌道,氫原子是滿足這個條件的,它的電子穩定軌道在1s上,所以對外表現中性,所以從足夠遠的地方看電子完全抵消完了質子的電場,這是不帶任何剩餘的。所以你所謂質子電場被電子抵消還有剩餘的說法是站不住腳的。拓展一下,如果場方程是非線性的,那麼疊加原理不成立,那麼我們就不能把各個源的場簡單疊加,所以強力的場,引力的場都是不能疊加的。雙星系統的引力場不等於兩個kerr度規的疊加。拓展,自能問題:經典電磁學中,我們不談及任何一個粒子產生的電磁場對其自身的作用,結果都是發散的,在量子電動力學中,我們可以透過重整化,減除一個發散量,得到有限的自能。這造成了如下後果:1.電子的電荷量不是一成不變的,雖然裸的e是確定的,但是重整化後的e依賴於我們能量的標度,也就是說能量足夠高,e會發生變化,能標越大e越大。2.對庫倫定律需要進行一些修正,也就是說能量足夠大時,電荷之間的相互作用將偏離平方反比。所幸的是在相當大範圍的低能條件下,這些都可以忽略不計。但追究物理本質,我們可以說:電子的電場影響了電子的電場。但請注意,這個所謂的影響只是修正大小,不會影響到作用力的方向!