透過“

趣味電學原理系列

“的學習，我們對電有了大致的瞭解。正如前面幾期所說，當今生活中的很多現象都和電磁學有著密切的聯絡。於是，繼上一系列的提高篇——

趣味電磁學

來啦，還是按照慣例，我們先從最基礎的知識開始~

公元前的人類就已經掌握了摩擦產生電荷的知識，並且知道電荷分為正、負兩種型別。之後又經過很長的一段時間，大約是在美國獨立戰爭期間，物理學家查理庫倫使用扭秤裝置實驗得到了與電荷作用力有關的兩個發現

發現一：

電荷和電荷之間的作用力與兩個電荷量的乘積成正比

。發現二：

電荷和電荷之間的作用力與兩個電荷之間的距離平方成反比。

上述這兩個發現就是電磁學歷史上最最基礎的”庫侖定律“了，用公式來表達的話就是下面這樣：

可以簡單看出，

電荷越大的話，作用力越強；距離越遠的話，距離平方後作用力越弱

。特別注意的是，無論是電荷q1受到來自電荷q2的作用力，還是電荷q2受到來自電荷q1的作用力，它們的大小相等，方向相反。這是經典力學中的作用與反作用定律哦。

是不是覺得上述描述很眼熟？沒錯！這和中世紀物理學家牛頓發現的萬有引力定律相仿。的確有種說法，稱庫侖力是在萬有引力定律的啟發下透過實驗證實的。

與宏觀物體間的萬有引力定律不同，雖然從觀測到的事實總結出“好像就是這樣”，但是微觀上的庫侖定律驗證還是十分抽象。為了更好地理解沒有要領的庫侖定律，人類發明了很多概念，包括標量場、向量場、電場、電位、電力線……

我們按順序一個個來介紹。首先，

標量，只能用來表示數值大小

，比如重量啊，時間什麼的。

向量，不光能表示數值大小，還能表示方向

。例如汽車的速率和移動方向的組合就是向量，我們稱之為速度向量。汽車前方的箭頭代表行駛方向，長度代表速度的大小。

既然向量和標量我們已經瞭解了，那什麼是向量場和標量場呢？“場”其實不難理解。大家應該都去過泳池游泳吧，其實泳池就好比一個向量場！泳池中不同的地方，都有其固定的水流速度和水流方向，每一個地方都具有向量。

至於標量場，你可以拿地圖參考。我們可以看到地圖上畫著很多彎彎扭扭的曲線，學名叫作等高線。等高線就是把地圖上標量（海拔）相同的點用線連成的曲線，它把標量場變成眼睛可以看得到的實線了。

好啦，接下來我們再說說另外一個重要的名詞“電場”。還記得在“

什麼是電

”中，我們介紹正負電荷之間存在相互吸引的力。向量場的箭頭從正電荷射出，被負電荷吞沒。電荷之間存在特殊的力的向量場，我們稱之為電場。

在電場中，

E為電荷感受到的作用力的向量場，稱之為電場強度

。電量為q庫侖的電荷受到來自電場E作用的情況，就可以表示為

需要注意一下，

這裡的電荷q和激發出電場的電荷是不一樣的，它代表的是電荷量

。其實，上述推匯出的公式，是為了創造性引申出電場的概念。結合最上面的庫侖定律，我們不難發現，電場E其實代表著電荷q0在距離r的位置激發的電場。