電場與電力的基礎

何謂電場

所謂電荷是指帶電物體所帶有的電量。相較於質子，如果電子較多為-，如果電子較少則為+。符號以Q表示，單位以C（庫倫）表示。假設兩個電荷量為Q1、Q2，距離為r[m]，作用於兩個電荷之間的力為F[N]，庫倫定律以下列公式表示。

電場是指存在於帶電物體周圍，且存在可對電荷產生作用之電力的區域。例如，某個空間中存在點電荷*，將會使周圍空間具有特殊性質，如果將另一個點電荷帶入該處，將會因為該空間的作用而使力作用於帶入到點電荷，亦即可將其視為「電荷的勢力範圍」。並且，如圖所示，其勢力會從中心逐漸向遠處而隨之減小。此電場的強度稱為「電場強度」，如圖所示，電場強度會從中心向外側展開，而且越遠就越弱。

由於此性質具有方向性，因此使用向量來表示。表示電場時，不僅與其強度有關，同時也與其方向有關。

*點電荷：在無法量測大小的極小物體上帶電的電荷

假設空間內存在點電荷Q[C]，作用於該電荷上的力為F[N]，此時電場強度為

E=F/Q[V/m]

電場的單位[V / m]表示每單位距離的電位差。反之則為

F=QE[N]

這是作用於電場中的電荷的力，亦即「庫倫力」。
根據以上公式，點電荷產生的電場強度為

當存在具有電荷量Q[C]的點電荷時，其周圍空間的電場強度與點電荷的距離r[m]的平方成反比。

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電力線

電場的方向是從正電荷朝向負電荷的方向。
所謂電力線是描繪電場方向的虛擬線，如下圖所示。電力線的方向表示電場，從正側朝向負側。

如下圖所示，在帶電體（導體）的情況下，電力線從表面垂直而出。此時，如果帶電體的表面電荷帶有相同密度的電，則電力線也將處於相同間隔。密度表示電位的高度，我們可以看出，電力線較多且間隔較窄的部位，其電場較強，反之在電力線較少且間隔較寬的部位，其電場較弱。

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