正确理解“电场强度”的定义式

摘 要 正确理解“电场强度”的定义式是解决问题的根本方法。

关键词 电场强度 定义式 物理学科

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1002-7661（2014）06-0043-01

物理学中物理量的引入，自然要给它下个定义，因此把该物理量所反映的客观事物的本质属性揭示出来，定义一个物理量要符合下述两个要求：首先定义的结果能从量的方面反映出事物的物理性质或特征，其次定义本身符合事物的客观实际，下面就“电场强度”的定义式加以论述、说明。

电场是电荷周围存在的一种特殊的物质，电场最基本的特征是它对放入其中电荷产生力的作用，也就是说，电荷之间的相互作用力是通过电场发生的，电场强度是描述电场的力的性质的物理量，也就是表示电场强弱的物理量。

设一正电荷Q在真空中形成电场，我们把另一个正电荷（检验电荷）+q放入Q电场中的A点位置处，那么由于电场对放入其中的电荷有力的作用，因此+q就要受到电场的作用力FA，设A点距Q点的距离为r1，由库仑定律可知：FA=K。同样，如果把正电荷+q'=nq放在A点处，+q'受到的电场的作用力FA=K，我们用它们受到的作用力与所带电量去比，可看到==K恒量，也就是说，放入A的电荷受到电场的作用力跟它的电量的比值是一个恒量，如果在点A处放入一个-q的电荷，则发现所受作用力的大小不变，所受的作用力的方向与+q的方向相反，受作用力的大小与所带电量的比值保持不变。

如果把+q放入电场中的B点、C点、或其它位置处，情况怎样呢？实验证明：+q在B、C、或其它位置受到的电场的作用力跟它的电量的比值分别是K、K……K，都是跟放入的电荷无关的恒量。可见，电荷在电场中某一点受到的电场的作用力F跟它的电荷量q的比值，由该点在电场中的位置所决定，而跟放入该位置处的电荷无关，这个比值大的地方，放入那里的单位电荷受到的电场的作用力就大，可见，比值反映了电场中这一点的电场的强弱，为了描述电场的这种特性，物理学中引入电场强度的概念，我们把比值叫做这一点的电场强度，即E=。这就是电场强度的定义公式，同时，我们也是用度量这一点的电场强度。对特定电场中的特定关系来说，电场强度E是一个恒量，为了度量它的大小，我们要用检验电荷，这是我们度量电场强度的方法。

应该注意：物理概念用“比值”的方式下定义时，其定义公式仅表示度量的方法，并不反映物理量间的函数关系，弄清这个问题，才能正确理解定义式的物理意义。在运用数学工具时，千万要注意不能把物理意义淹没在数学公式中，单纯地用数学公式数学方法来解决物理问题，这是不正确的。作为物理和数学毕竟各有特点，二者有各自不同的研究对象和研究方法，一个数学函数式，可以表示事物间的多种相互关系，而一个物理公式总是具有特定的意义、特定的内容的，一定要在明确物理内容的基础上运用数学工具。例如：电场强度的定义公式E=（普遍适用）和点电荷周围的电场强度的决定公式E=K（只适用于计算点电荷周围的电场强度，它是一个导出公式），从数学形式上看，都具有正比和反比的关系问题，但在E=中，E的物理意义是电场力F与检验电荷的电量q成正比，比值E表示电场中的某点力的性质即电场的强弱；而E=K的物理意义是某点的电场强度E与形成的电场的点电荷的电量Q成正比，与距离r的平方成反比，所以可看出，两个式子的物理意义是不相同的。因此，我们在运用数学工具时，必须处理好数学和物理的关系，把“数”和“理”有机地结合起来，必须根据物理量之间的制约关系去认识数学表达式的具体的特定的意义。