4.1
萬有引力與庫倫力
根據牛頓的萬有引力定律:兩個具有質量的物體,彼此之間存在作用力,且該作用力與質量乘積成正比,與距離平方成反比。
根據庫倫定律(Coulomb's law):兩個電荷,彼此之間存在作用力,且該作用力與電荷乘積成正比,與距離平方成反比。
電場力與萬有引力是很類似的,差別在於前者源自電荷,後者源自質量;電荷具正負極性,同性相斥、異性相吸;兩者都隨距離平方成反比。且定義
電場E=庫倫力/電荷 (單位, 牛頓/庫倫)
4.2 靜態場
靜電學:電通量密度D=介電係數e*電場強度E
(電場由電荷所主導, D的單位C/m2)
靜磁學:磁通量密度B=導磁係數m*磁場強度H
(磁場由電流所主導, Biot-Savart law, B的單位T (特斯拉))
當電流I固定不變,單位導體內的電荷量Q也是固定不變的。
穩定的電流I=dq/dt=constant,形成電磁學中一個特殊情況,此時的電場、磁場彼此是相互獨立,互不耦合的狀態。
磁極之間的吸引、排斥性質與電荷之間的電場力相比較,除了電荷可以單獨存在,磁極必定成對出現外,其餘均類似。
一般作者稱[磁場],指的是磁通量密度(magnetic flux density) B,而磁場強度(magnetic
field strength) H又稱做[H場]。但電場指的是E
4.3
動態場(時變場time-varying field)
當電流I隨著時間變化,單位導體內的電荷量Q也會改變。
電場與磁場有互相耦合的關係:一個時變的磁場將產生一個時變的電場;一個時變的電場將產生一個時變的磁場
類似於電場,磁場也是會對電荷施力,但與電場不同的是,磁場只會對移動中的電荷施力
4.4
向量場的散度與旋度
散度(divergence)
:空間六面積分後的總量/單位體積=單位體積所輻射出的該物理量
旋度(curl)
:垂直於某平面的迴路線積分總量/單位面積=垂直穿過單位面積的該物理量
4.5
馬克斯威爾方程式
第一式:電通量密度的散度 =單位體積電荷密度 (C/m3)。