電場的強弱用電場強度這一物理量來衡量。將一個電荷q放在電場中某點,受到電場力F,則比值F/q定義為電場強度。如果放在電場中該點的電荷為2口,它所受到的電場力將為2F,兩者的比值芸=三。可見,確定電場中某點的電場強度時,不會因放入電荷的荷量的大小而發生改變。在電場的同一點,電荷q所受的電場力F與口的比值是一個恒量。在物理學中,常用兩個已知物理量的比值定義一個新的物理量,如在勻速直線運動中,一運動物體在t時間內位移了s,則位移s與時間t的比值定義為該運動物體的速度穢,即“=s/f。”反映了物體運動的狀況,但不能說速度”與位移s成正比,而與時間t成反比。同樣,比值÷反映了電場中某點的狀況,也不能理解為電場強度E與電場力F成正比,而與電荷q成反比。電場是客觀存在,與放不放人電荷q無關,我們隻是利用電場的特性(對場中電荷具有作用力)來反映電場的強弱。當然,單從數學的角度看,似乎有這種比例關係,對此我們可理解為,用同一個電荷q,測量電場中各點的電場強度時,電場力大的地方,說明該處電場強度大,電場力小的地方,該處的電場強度小。
如果將E=÷變換為F=Eq,那是計算電荷q在電場中所受電場力F大小的公式,不是定義式,因而可以說成,電荷q受到的電場力F與電場強度E的大小e正比,與電荷的電荷量g成正比,實際物理現象也反映這種情況。
用於檢測電場強弱的電荷叫做檢驗電荷或試驗電荷,規定是正電荷,:毒帶電荷量應該足夠小,將它放人電場中不致影響原電場的狀況。
電場力是有方向的,因而電場強度是一個矢量,其方向與正電荷在電:矛受到電場力的方向相同。如果在電場中某點放入一個負電荷,則負電荷受電場力的反方向:壬該點電場強度的方向。
電場強度的單位是牛/庫(N/C)。
由於電場看不見、摸不著,因而引入電力線來描繪電場,使電場的大小和方向形象化。電力線發自正電荷,終止於負電荷,線上每一點的切線方向就是該點電場強度的方向,線的密疏表示電場強度的大小。要注意電力線不能中斷,也永不相交。若相交表明電荷在該點受電場力的方向有兩個,那是不可能的。
電力線是假想的,隻是為了使電場圖象化而引入。好比小學生畫太陽用光線的多少來描繪陽光的強弱。真有光線嗎?沒有,拿不出一根光線來,光線是陽光的雪示。同樣,電力線也是表示電場的一種手段。
1.4靜電感應
一塊不帶電的導體,放入靜電場中時,導體中的自由電子受電場力而逆電場方向移動,使導體沿電場方向的兩個端麵上出現異種電荷,稱為靜電感應現象。它是一種電荷分離的現象,整個導體的電場既未增加又未減少。但分離於兩端的正負電荷要在導本內部產生附加電場,使導體內部的合成電場為零,導體內的自由電子不再移動,從而達到淨電平衡。
一塊帶電荷的導體,其電荷隻分布在表麵(導體內部沒有電荷)。弧的球形帶電導體,其表麵電荷的分布是均勻的,其它形狀帶電導體的表麵電荷,其分布是不勻勻的,表麵尖銳的地方,電荷密集,附近的電場很強,可能使周圍空氣電離而產生尖端放乜現象。