静电场
观察者与电荷相对静止时所观察到的电场。它是电荷周围空间存在的一种特殊形态的物质,其基本特征是对置于其中的静止电荷有力的作用。库仑定律描述了这个力。
电场强度 表示电场物理性质的基本量之一是电场强度E,它是矢量。电场强度E对场中其他电荷q┡的作用力为




静电场中的介质 电场中的绝缘介质又称为电介质。由于电场力的作用在原子尺度上出现了等效的束缚电荷。这种现象称为电介质的极化。对一种绝缘材料,当电场强度超过某一数值时,束缚电荷被迫流动造成介质击穿而失去其绝缘性能。因此静电场的大小对电工器件的设计及材料选择十分重要。
有介质时的静电场是由束缚电荷及自由电荷共同产生的,为了表示这二者共同作用下的电场,可以引入另一个场矢量电通量密度D(又称电位移)。它定义为


墷·D=ρ
电介质的极化强度P与电场强度E有关,而电通量密度又与P 和E 有关,故可得表示电介质的本构方程D=εE
式中ε=(1+χ)ε0,为电介质的介电常数(即电容率)。对于线性电介质,ε为一常数;对于各向异性的电介质,D与E将不同向,ε为一张量。ε=εrε0,εr称为相对介电常数。电位 由于静电场是无旋场,故可用标量电位φ表征静电场(见电位)。电位与电场强度的关系是

E=-墷φ在ε为常数的区域,




墷2φ=0
称为拉普拉斯方程。泊松方程和拉普拉斯方程描述了静电场空间分布的规律性。可以证明,当已知ρ、ε及边界条件时,泊松方程或拉普拉斯方程的解是惟一的,可以设法求解电位φ,再求出场中各处的E。参考书目
王先冲编:《电磁场理论及应用》,科学出版社,北京,1986。
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