正確理解“電場強度”的定義式

王維明

摘 要 正確理解“電場強度”的定義式是解決問題的根本方法。

關鍵詞 電場強度 定義式 物理學科

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2014）06-0043-01

物理學中物理量的引入，自然要給它下個定義，因此把該物理量所反映的客觀事物的本質屬性揭示出來，定義一個物理量要符合下述兩個要求：首先定義的結果能從量的方面反映出事物的物理性質或特征，其次定義本身符合事物的客觀實際，下面就“電場強度”的定義式加以論述、說明。

電場是電荷周圍存在的一種特殊的物質，電場最基本的特征是它對放入其中電荷產生力的作用，也就是說，電荷之間的相互作用力是通過電場發生的，電場強度是描述電場的力的性質的物理量，也就是表示電場強弱的物理量。

設一正電荷Q在真空中形成電場，我們把另一個正電荷（檢驗電荷）+q放入Q電場中的A點位置處，那么由于電場對放入其中的電荷有力的作用，因此+q就要受到電場的作用力FA，設A點距Q點的距離為r1，由庫侖定律可知：FA=K。同樣，如果把正電荷+q'=nq放在A點處，+q'受到的電場的作用力FA=K，我們用它們受到的作用力與所帶電量去比，可看到==K恒量，也就是說，放入A的電荷受到電場的作用力跟它的電量的比值是一個恒量，如果在點A處放入一個-q的電荷，則發現所受作用力的大小不變，所受的作用力的方向與+q的方向相反，受作用力的大小與所帶電量的比值保持不變。

如果把+q放入電場中的B點、C點、或其它位置處，情況怎樣呢？實驗證明：+q在B、C、或其它位置受到的電場的作用力跟它的電量的比值分別是K、K……K，都是跟放入的電荷無關的恒量。可見，電荷在電場中某一點受到的電場的作用力F跟它的電荷量q的比值，由該點在電場中的位置所決定，而跟放入該位置處的電荷無關，這個比值大的地方，放入那里的單位電荷受到的電場的作用力就大，可見，比值反映了電場中這一點的電場的強弱，為了描述電場的這種特性，物理學中引入電場強度的概念，我們把比值叫做這一點的電場強度，即E=。這就是電場強度的定義公式，同時，我們也是用度量這一點的電場強度。對特定電場中的特定關系來說，電場強度E是一個恒量，為了度量它的大小，我們要用檢驗電荷，這是我們度量電場強度的方法。

應該注意：物理概念用“比值”的方式下定義時，其定義公式僅表示度量的方法，并不反映物理量間的函數關系，弄清這個問題，才能正確理解定義式的物理意義。在運用數學工具時，千萬要注意不能把物理意義淹沒在數學公式中，單純地用數學公式數學方法來解決物理問題，這是不正確的。作為物理和數學畢竟各有特點，二者有各自不同的研究對象和研究方法，一個數學函數式，可以表示事物間的多種相互關系，而一個物理公式總是具有特定的意義、特定的內容的，一定要在明確物理內容的基礎上運用數學工具。例如：電場強度的定義公式E=（普遍適用）和點電荷周圍的電場強度的決定公式E=K（只適用于計算點電荷周圍的電場強度，它是一個導出公式），從數學形式上看，都具有正比和反比的關系問題，但在E=中，E的物理意義是電場力F與檢驗電荷的電量q成正比，比值E表示電場中的某點力的性質即電場的強弱；而E=K的物理意義是某點的電場強度E與形成的電場的點電荷的電量Q成正比，與距離r的平方成反比，所以可看出，兩個式子的物理意義是不相同的。因此，我們在運用數學工具時，必須處理好數學和物理的關系，把“數”和“理”有機地結合起來，必須根據物理量之間的制約關系去認識數學表達式的具體的特定的意義。

（責任編輯 劉 馨）endprint

摘 要 正確理解“電場強度”的定義式是解決問題的根本方法。

關鍵詞 電場強度 定義式 物理學科

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2014）06-0043-01

物理學中物理量的引入，自然要給它下個定義，因此把該物理量所反映的客觀事物的本質屬性揭示出來，定義一個物理量要符合下述兩個要求：首先定義的結果能從量的方面反映出事物的物理性質或特征，其次定義本身符合事物的客觀實際，下面就“電場強度”的定義式加以論述、說明。

電場是電荷周圍存在的一種特殊的物質，電場最基本的特征是它對放入其中電荷產生力的作用，也就是說，電荷之間的相互作用力是通過電場發生的，電場強度是描述電場的力的性質的物理量，也就是表示電場強弱的物理量。

設一正電荷Q在真空中形成電場，我們把另一個正電荷（檢驗電荷）+q放入Q電場中的A點位置處，那么由于電場對放入其中的電荷有力的作用，因此+q就要受到電場的作用力FA，設A點距Q點的距離為r1，由庫侖定律可知：FA=K。同樣，如果把正電荷+q'=nq放在A點處，+q'受到的電場的作用力FA=K，我們用它們受到的作用力與所帶電量去比，可看到==K恒量，也就是說，放入A的電荷受到電場的作用力跟它的電量的比值是一個恒量，如果在點A處放入一個-q的電荷，則發現所受作用力的大小不變，所受的作用力的方向與+q的方向相反，受作用力的大小與所帶電量的比值保持不變。

如果把+q放入電場中的B點、C點、或其它位置處，情況怎樣呢？實驗證明：+q在B、C、或其它位置受到的電場的作用力跟它的電量的比值分別是K、K……K，都是跟放入的電荷無關的恒量。可見，電荷在電場中某一點受到的電場的作用力F跟它的電荷量q的比值，由該點在電場中的位置所決定，而跟放入該位置處的電荷無關，這個比值大的地方，放入那里的單位電荷受到的電場的作用力就大，可見，比值反映了電場中這一點的電場的強弱，為了描述電場的這種特性，物理學中引入電場強度的概念，我們把比值叫做這一點的電場強度，即E=。這就是電場強度的定義公式，同時，我們也是用度量這一點的電場強度。對特定電場中的特定關系來說，電場強度E是一個恒量，為了度量它的大小，我們要用檢驗電荷，這是我們度量電場強度的方法。

應該注意：物理概念用“比值”的方式下定義時，其定義公式僅表示度量的方法，并不反映物理量間的函數關系，弄清這個問題，才能正確理解定義式的物理意義。在運用數學工具時，千萬要注意不能把物理意義淹沒在數學公式中，單純地用數學公式數學方法來解決物理問題，這是不正確的。作為物理和數學畢竟各有特點，二者有各自不同的研究對象和研究方法，一個數學函數式，可以表示事物間的多種相互關系，而一個物理公式總是具有特定的意義、特定的內容的，一定要在明確物理內容的基礎上運用數學工具。例如：電場強度的定義公式E=（普遍適用）和點電荷周圍的電場強度的決定公式E=K（只適用于計算點電荷周圍的電場強度，它是一個導出公式），從數學形式上看，都具有正比和反比的關系問題，但在E=中，E的物理意義是電場力F與檢驗電荷的電量q成正比，比值E表示電場中的某點力的性質即電場的強弱；而E=K的物理意義是某點的電場強度E與形成的電場的點電荷的電量Q成正比，與距離r的平方成反比，所以可看出，兩個式子的物理意義是不相同的。因此，我們在運用數學工具時，必須處理好數學和物理的關系，把“數”和“理”有機地結合起來，必須根據物理量之間的制約關系去認識數學表達式的具體的特定的意義。

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摘 要 正確理解“電場強度”的定義式是解決問題的根本方法。

關鍵詞 電場強度 定義式 物理學科

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1002-7661（2014）06-0043-01

物理學中物理量的引入，自然要給它下個定義，因此把該物理量所反映的客觀事物的本質屬性揭示出來，定義一個物理量要符合下述兩個要求：首先定義的結果能從量的方面反映出事物的物理性質或特征，其次定義本身符合事物的客觀實際，下面就“電場強度”的定義式加以論述、說明。

電場是電荷周圍存在的一種特殊的物質，電場最基本的特征是它對放入其中電荷產生力的作用，也就是說，電荷之間的相互作用力是通過電場發生的，電場強度是描述電場的力的性質的物理量，也就是表示電場強弱的物理量。

設一正電荷Q在真空中形成電場，我們把另一個正電荷（檢驗電荷）+q放入Q電場中的A點位置處，那么由于電場對放入其中的電荷有力的作用，因此+q就要受到電場的作用力FA，設A點距Q點的距離為r1，由庫侖定律可知：FA=K。同樣，如果把正電荷+q'=nq放在A點處，+q'受到的電場的作用力FA=K，我們用它們受到的作用力與所帶電量去比，可看到==K恒量，也就是說，放入A的電荷受到電場的作用力跟它的電量的比值是一個恒量，如果在點A處放入一個-q的電荷，則發現所受作用力的大小不變，所受的作用力的方向與+q的方向相反，受作用力的大小與所帶電量的比值保持不變。

如果把+q放入電場中的B點、C點、或其它位置處，情況怎樣呢？實驗證明：+q在B、C、或其它位置受到的電場的作用力跟它的電量的比值分別是K、K……K，都是跟放入的電荷無關的恒量。可見，電荷在電場中某一點受到的電場的作用力F跟它的電荷量q的比值，由該點在電場中的位置所決定，而跟放入該位置處的電荷無關，這個比值大的地方，放入那里的單位電荷受到的電場的作用力就大，可見，比值反映了電場中這一點的電場的強弱，為了描述電場的這種特性，物理學中引入電場強度的概念，我們把比值叫做這一點的電場強度，即E=。這就是電場強度的定義公式，同時，我們也是用度量這一點的電場強度。對特定電場中的特定關系來說，電場強度E是一個恒量，為了度量它的大小，我們要用檢驗電荷，這是我們度量電場強度的方法。

應該注意：物理概念用“比值”的方式下定義時，其定義公式僅表示度量的方法，并不反映物理量間的函數關系，弄清這個問題，才能正確理解定義式的物理意義。在運用數學工具時，千萬要注意不能把物理意義淹沒在數學公式中，單純地用數學公式數學方法來解決物理問題，這是不正確的。作為物理和數學畢竟各有特點，二者有各自不同的研究對象和研究方法，一個數學函數式，可以表示事物間的多種相互關系，而一個物理公式總是具有特定的意義、特定的內容的，一定要在明確物理內容的基礎上運用數學工具。例如：電場強度的定義公式E=（普遍適用）和點電荷周圍的電場強度的決定公式E=K（只適用于計算點電荷周圍的電場強度，它是一個導出公式），從數學形式上看，都具有正比和反比的關系問題，但在E=中，E的物理意義是電場力F與檢驗電荷的電量q成正比，比值E表示電場中的某點力的性質即電場的強弱；而E=K的物理意義是某點的電場強度E與形成的電場的點電荷的電量Q成正比，與距離r的平方成反比，所以可看出，兩個式子的物理意義是不相同的。因此，我們在運用數學工具時，必須處理好數學和物理的關系，把“數”和“理”有機地結合起來，必須根據物理量之間的制約關系去認識數學表達式的具體的特定的意義。

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