電場和電荷
發(fā)布于2022-11-30 11:19
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標(biāo)簽:電場
由上述討論可以知道,兩個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章中還會看到兩個相距一段距離的電流之間存在著相互作用的磁力,兩個相距一段距離的物體之間存在著萬有引力.兩個不相接觸的物體間怎么會發(fā)生相互作用呢?或者說,兩個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)于這個問題,在物理學(xué)的發(fā)展歷史中曾有過兩種不同觀點的長期爭論.一種觀點認(rèn)為∶相隔一定距離的兩個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限大,因此,這種作用無需傳遞時間和傳遞過程,稱之為超距作用.按此觀點,兩帶電體間的電相互作用模式為;
電荷————電荷
另一種觀點認(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”,通過這種看不見、摸不著的“以太”介質(zhì)同帶電體(或載流體)的近距接觸,來傳遞電荷(或電流)回電(或磁)的相互作用,隨著對電磁現(xiàn)象認(rèn)識的深入,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)的電荷分布隨時間作周期性變化時,將會有電磁擾動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光波看成是“以太”介質(zhì)振動的傳播波,就像聲波是空氣的振動傳播的縱波那樣,由于電磁波(光波)是速度很快的橫波,則“以太”應(yīng)是透明、感覺不到其存在的固體,其剛性模量遠(yuǎn)比鋼鐵還要硬,這實在是無法想象的東西、1887年,邁克耳孫和莫雷測量“以太風(fēng)”的實驗,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,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,電磁波正是這種電、磁場隨時間振動變化的傳播,而相隔一定距離的兩帶電體間的電相互作用,實際上是兩帶電體彼此都在對方電荷產(chǎn)生的電場里而受到的電場作用.自然界并不存在超距作用,從近代物理學(xué)的觀點看,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、弱相互作用和強相互作用,都是通過物體周圍空間中存在的場對對方作用的.任何帶電體電荷周圍都存在著電場,進(jìn)入這個電場的帶電體電荷都受到這個電場的作用,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————電荷
需要指出的是,在電荷周圍空間引出電場和在電流周圍空間引出磁場,并不是為了便于理解電相互作用和磁相互作用,也不是一種處理問題的方法,而是因為電場和磁場都是切切實實的客觀存在.隨時間振動變化的電磁場(電磁波)甚至?xí)撾x產(chǎn)生它的源(振動變化的電荷系統(tǒng))而獨立存在.所以電場、磁場或電磁波本身就是一種客觀存在的物質(zhì),是與實體物質(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間變化的靜止電荷,其周圍空間中的電場分布也是不隨時間變化的電場,這種電場稱為靜電場.本章和下一章就先來討論這種靜電場.