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电场力
 

电荷( electric force ),之间的相互作用是通过电场发生的。只要有电荷存在,电荷的周围就存在着电场,电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用,这种力就叫做电场力。

中文名 :电场力

外文名: electric field force

提出者: 库仑

公 式 :F=qE

遵循法则: 平行四边形法则

单  位: 牛顿(N)

发现历史

1785年,库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律。同年,他在给法国科学院的《电力定律》的论文中详细地介绍了他的实验装置、测试经过和实验结果。

定义

电荷之间的相互作用是通过电场发生的。只要有电荷存在,电荷的周围就存在着电场。电场的基本性质是它对放入其中的电荷有力的作用,这种力就叫做电场力。

电场力是当电荷置于电场中所受到的作用力。或是在电场中为移动自由电荷所施加的作用力。其大小可由库仑定律得出。当有多个电荷同时作用时,其大小及方向遵循矢量运算规则。[1]

方向

电荷电场中所受电场力的方向与场强方向相同,负电荷则相反。

由电场线的方向判断:正电荷所受电场力是其所在点电场线的切线正向,负电荷则相反.由等势面来判断:正电荷所受电场力的方向总垂直于等势面指向电势低的方向,负电荷则相反。[2]

相关定律、公式

1、任何电场中适用的公式:静电力F静=qE。

2、匀强电场通用公式: E=U/d (注:指两极板的距离, 指两极板电势差)

3、还有真空中点电荷适用的公式:F=k(Qq/r2) (注:静电力常量k=9.0×109N·m2/C2)

4、万有引力公式: :F=G(Mm/r2) (注:万有引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2)[3]

实际应用

由于电场力的作用广泛,它应用到粒子加速器、航天事业中导航修正、对新物质的加工、改变物质内部粒子的排列等等,在未来可能是工程与技术的主要动力之一。

在未来有电场力的存在航空航天事业会得到长足发展,例如利用电场保护层(可以让飞行器更轻);以及让飞行器依赖电场飞行(而取代现有的发动机);电场在核物质的衰变起作用(让我们能更好的利用能源)。

判断电场力做功正负

一、用功的定义判断,w=Fscosa,电荷沿着电场力的方向移动,电场力做正功;电荷逆着电场力的方向移动,电场力做负功。

二、电场力做正功,电势能减少,电场力做负功,电势能增加;

三、从能量来判断,若电荷只受电场力作用,动能减少,电场力做负功,电势能增大;动能增大,电场力做正功,电势能减少。

四、正电荷,沿着电场线的方向移动,电场力做正功,逆着电场线的方向,电场力做负功;负电荷跟正电荷相反。[4]

相关理论

磁学中的库仑定律也是利用类似的方法得到的。1789年法国大革命爆发,库仑隐居在自己的领地里,每天全身心地投入到科学研究的工作中去。同年,他的一部重要著作问世,在这部书里,他对有两种形式的电的认识发展到磁学理论方面,并归纳出类似于两个点电荷相互作用的两个磁极相互作用定律。

库仑以自己一系列的著作丰富了电学与磁学研究的计量方法,将牛顿的力学原理扩展到电学与磁学中。库仑的研究为电磁学的发展、电磁场理论的建立开拓了道路。这是他的扭秤在精密测量仪器及物理学的其它方面也得到了广泛的应用。

库仑不仅在力学和电学上都做出了重大的贡献。做为一名工程师,他在工程方面也作出过重要的贡献。他曾设计了一种水下作业法。这种作业法类似于现代的沉箱,它是应用在桥梁等水下建筑施工中的一种很重要的方法。[5]

相关视频

1、高中物理-库仑力和电场力

2、电场力做功问题

參考來源