電荷與電場

電場(electric field)

電場是電荷向它周圍空間散布的隱形影響力,隨時準備推或拉任何靠近的其他電荷。我們不說兩個電荷跨越空無的空間去互相接觸,而說第一個電荷讓空間充滿了場,第二個電荷則在它自己所在的位置感受到這個場。它是質量周圍重力場的電學表親。

某點的電場 E 定義為一個微小的正試驗電荷在該處會感受到的每單位電荷所受的力:E = F / q。它的方向是正電荷所受力的方向,國際單位是牛頓每庫侖(N/C),也等於伏特每公尺(V/m)。對單一點電荷 Q,距離 r 處的場量值為 E = k Q / r^2,若 Q 為正則指離 Q,為負則指向 Q。一旦你知道 E,放在該處的任何電荷 q 所受的力就是 F = q E。

場的概念之所以強大,是因為它讓你不必提到任何第二個電荷,就能描述一個電荷對空間做了什麼。你可以先把各處的場都畫出來,再放進一個電荷,立刻就知道所受的力。場也攜帶能量,而當它變化時能以電磁波的形式傳播,這正是光的本質。力透過場作用、而非瞬間跨越間隙的圖像,貫穿了整個現代物理學。

在晴朗天氣接近地面處,地球的電場約為 100 N/C,方向朝下;放在那裡的 1 庫侖電荷會受到 100 N 的力,儘管真實的電荷要小得多。

場告訴你每一點上每庫侖所受的力,而這在任何電荷被放上去之前就已確定。

試驗電荷被想像成小到不會擾動它所量測的場。真實的電荷會推動源電荷,改變你原本想找的那個場。

又称
E fieldE