通過第1章的討論，我們對真空中的靜電場已經(jīng)有了基本認識. 在這一章中，我們將討論靜電場與電場中放置的物質(zhì)之間的相互作用.由于組成各種物質(zhì)的分子、原子都是由帶負電荷的電子和帶正電荷的原子核所構(gòu)成的，因此，各種物質(zhì)從微觀結(jié)構(gòu)看，都是復(fù)雜的帶電系統(tǒng)，在通常條件下，物質(zhì)內(nèi)部正、負電荷等量且均勻混合分布，宏觀上呈現(xiàn)出不帶電的電中性狀態(tài). 當物質(zhì)放入電場后，由于電場對物質(zhì)內(nèi)帶正、負電荷粒子的作用，將會使其正、負電荷均勻混合分布的電中性狀態(tài)發(fā)生改變，從而使物質(zhì)上出現(xiàn)一定的宏觀電荷，而這宏觀電荷的出現(xiàn)又反過來會影響和改變電場. 這樣，電場使物質(zhì)內(nèi)部電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化引起宏觀電荷的出現(xiàn)，出現(xiàn)宏觀電荷后的物質(zhì)反過來又去影響、改變電場，電場與物質(zhì)之間相互影響、相互制約，這就是電場與物質(zhì)相互作用中出現(xiàn)的基本情況.

  正是由于電場與物質(zhì)之間的作用是相互影響、相互制約的關(guān)系，所以我們在這一章里所討論的問題不像在第1章里所常碰到的那樣，預(yù)先知道電荷的分布情況去確定空間的電場分布.在這里，物質(zhì)上的宏觀電荷分布并不是預(yù)先知道的，它是由電場的情況和物質(zhì)的電性質(zhì)來確定的.也就是說，物質(zhì)上出現(xiàn)的電荷分布與電場是需要同時確定的.我們只能根據(jù)靜電場遵守的普遍規(guī)律(如高斯定理、環(huán)路定理等)去研究電場與電荷之間的關(guān)系，并聯(lián)系物質(zhì)本身的電性質(zhì)，來同時確定物質(zhì)上的電荷分布與電場的空間分布.

  物質(zhì)的電性質(zhì)

  雖然各種物質(zhì)都是由原子(或由原子組成的分子)構(gòu)成的，但由于不同原子內(nèi)部的電子數(shù)目和原子核內(nèi)的情況各不相同，所以，由不同原子聚集在一起構(gòu)成的不同物質(zhì)的電性質(zhì)也各不相同，甚至有的差別很大. 即使是由相同原子構(gòu)成的物質(zhì)，由于所處的環(huán)境條件(如溫度、壓強等)不同，電性質(zhì)也有差異.

  各種物質(zhì)電性質(zhì)的不同，早在18世紀初就為人們所注意了.1729年，英國人格雷(Stephen Gray)就發(fā)現(xiàn)金屬和絲綢的電性質(zhì)不同，前者接觸帶電體時能很快把電荷轉(zhuǎn)移或傳導(dǎo)到別的地方，而后者卻不能、我們可以做這樣一個實驗把一根金屬棒和一根玻璃棒都插到地上，在它們的上端各放置一個帶等量電荷的金屬球. 我們會發(fā)現(xiàn)，金屬棒上端金屬球上的電荷在10~5s時間內(nèi)，就被金屬棒傳導(dǎo)到大地而分散消失了，但玻璃棒上端金屬球上的電荷要呆幾年時間才慢慢消失掉. 這個實驗表明，不同物質(zhì)轉(zhuǎn)移或傳導(dǎo)電荷的能力可以相差很大.

  物質(zhì)能夠使電荷從物質(zhì)的一個地方轉(zhuǎn)移到另一個地方或傳導(dǎo)到其他物體上，表明電荷在這種物質(zhì)中可以進行移動. 物質(zhì)轉(zhuǎn)移和傳導(dǎo)電荷能力的大小也可以看作電荷能夠在這種物質(zhì)中移動的難易程度.根據(jù)物質(zhì)轉(zhuǎn)移和傳導(dǎo)電荷能力的強弱(或電荷在物質(zhì)中移動的難易程度)，通常人們把物質(zhì)分為3類轉(zhuǎn)移和傳導(dǎo)電荷能力很強的物質(zhì)，或者說電荷很容易在其中移動的物質(zhì)叫做導(dǎo)體反之，轉(zhuǎn)移和傳導(dǎo)電荷能力很差的物質(zhì)，即電荷在其中很難移動的物質(zhì)叫做絕緣體介于這兩者之間的物質(zhì)叫做半導(dǎo)體.