電場(chǎng)和電荷
發(fā)布于2022-11-30 11:19
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標(biāo)簽:電場(chǎng)
由上述討論可以知道,兩個(gè)相距一段距離的帶電體之間存在著相互作用的電力,在第4章中還會(huì)看到兩個(gè)相距一段距離的電流之間存在著相互作用的磁力,兩個(gè)相距一段距離的物體之間存在著萬(wàn)有引力.兩個(gè)不相接觸的物體間怎么會(huì)發(fā)生相互作用呢?或者說(shuō),兩個(gè)彼此相隔一定空間距離的物體之間的相互作用是怎樣傳遞的呢關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,在物理學(xué)的發(fā)展歷史中曾有過(guò)兩種不同觀點(diǎn)的長(zhǎng)期爭(zhēng)論.一種觀點(diǎn)認(rèn)為∶相隔一定距離的兩個(gè)物體間的相互作用可以直接地、勿需中間媒介地發(fā)生,這種作用的傳遞速度無(wú)限大,因此,這種作用無(wú)需傳遞時(shí)間和傳遞過(guò)程,稱之為超距作用.按此觀點(diǎn),兩帶電體間的電相互作用模式為;
電荷————電荷
另一種觀點(diǎn)認(rèn)為∶不存在超距作用,相隔一定距離的兩帶電體(或載流體)之間之所以會(huì)發(fā)生電(或磁)相互作用,是由于宇宙空間存在著能傳遞電(磁)相互作用的“以太”,通過(guò)這種看不見(jiàn)、摸不著的“以太”介質(zhì)同帶電體(或載流體)的近距接觸,來(lái)傳遞電荷(或電流)回電(或磁)的相互作用,隨著對(duì)電磁現(xiàn)象認(rèn)識(shí)的深入,人們發(fā)現(xiàn)電和磁之間是相互聯(lián)系的.當(dāng)帶電系統(tǒng)的電荷分布隨時(shí)間作周期性變化時(shí),將會(huì)有電磁擾動(dòng)以橫波的方式在空間傳播,這種波稱為電磁波.并且發(fā)現(xiàn)電磁波的傳播速度與光速相同,在真空中的速度為c≈3×10°m·s二.這種發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致人們相信光和電磁波是一種東西、如果把電磁波或者說(shuō)光波看成是“以太”介質(zhì)振動(dòng)的傳播波,就像聲波是空氣的振動(dòng)傳播的縱波那樣,由于電磁波(光波)是速度很快的橫波,則“以太”應(yīng)是透明、感覺(jué)不到其存在的固體,其剛性模量遠(yuǎn)比鋼鐵還要硬,這實(shí)在是無(wú)法想象的東西、1887年,邁克耳孫和莫雷測(cè)量“以太風(fēng)”的實(shí)驗(yàn),完全否定了這種“以太”的存在.
“以太”的被否定和電磁波(光波)在真空中以有限速度c的傳播,使人們終于認(rèn)識(shí)到,任何帶電體的周圍空間中都存在著由電荷激發(fā)產(chǎn)生的電場(chǎng),而任何載流體的周圍空間中都存著由電流激發(fā)產(chǎn)生的磁場(chǎng),電磁波正是這種電、磁場(chǎng)隨時(shí)間振動(dòng)變化的傳播,而相隔一定距離的兩帶電體間的電相互作用,實(shí)際上是兩帶電體彼此都在對(duì)方電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)里而受到的電場(chǎng)作用.自然界并不存在超距作用,從近代物理學(xué)的觀點(diǎn)看,自然界物質(zhì)間的4種相互作用,即引力相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和強(qiáng)相互作用,都是通過(guò)物體周圍空間中存在的場(chǎng)對(duì)對(duì)方作用的.任何帶電體電荷周圍都存在著電場(chǎng),進(jìn)入這個(gè)電場(chǎng)的帶電體電荷都受到這個(gè)電場(chǎng)的作用,這就是帶電體間電相互作用的圖像.這種帶電體電荷間的電相互作用模式可表示為
電荷———電場(chǎng)————電荷
需要指出的是,在電荷周圍空間引出電場(chǎng)和在電流周圍空間引出磁場(chǎng),并不是為了便于理解電相互作用和磁相互作用,也不是一種處理問(wèn)題的方法,而是因?yàn)殡妶?chǎng)和磁場(chǎng)都是切切實(shí)實(shí)的客觀存在.隨時(shí)間振動(dòng)變化的電磁場(chǎng)(電磁波)甚至?xí)撾x產(chǎn)生它的源(振動(dòng)變化的電荷系統(tǒng))而獨(dú)立存在.所以電場(chǎng)、磁場(chǎng)或電磁波本身就是一種客觀存在的物質(zhì),是與實(shí)體物質(zhì)不同的一種物質(zhì)存在形態(tài).
帶電體上的電荷分布如果是不隨時(shí)間變化的靜止電荷,其周圍空間中的電場(chǎng)分布也是不隨時(shí)間變化的電場(chǎng),這種電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng).本章和下一章就先來(lái)討論這種靜電場(chǎng).