第3章 電與磁及應用
3.1 電場與磁場
3.1.1 電場
3.1 電場與電場強度
（1）電場
在自然界中，存在的電荷有兩種，即正電荷和負電荷。
電荷間同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，是依靠電場來實現的，這種電場對電荷的作用力稱為靜電力，也稱為電場力，如圖3-1所示。
圖3-1 電場力
電場是電荷周圍存在的電荷間發生相互作用的一種特殊的物質。只要有電荷存在，它周圍就存在電場。
電場看不見，摸不著，但具有以下兩個重要的特性：
① 位于電場中的任何電荷，都要受到電場力的作用，這說明電場具有力。
② 電荷在電場中因受電場力的作用而移動時，電場力對電荷做功，這說明電場具有能量。
（2）電場強度
電場中檢驗電荷在某一點所受電場力F與檢驗電荷的電荷量q的比值叫做該點的電場強度，簡稱場強。用公式表示為
E=F/q
式中 F——檢驗電荷所受電場力，N；
q——檢驗電荷的電荷量，C；
E——電場強度，N/C；或V/m。
電場強度的方向為正電荷在該點所受電場力的方向。負電荷的受力方向與該點電場強度的方向相反。
在電場的某一區域里，如果各點電場強度的大小和方向都相同，那么這個區域里的電場就稱為勻強電場。
（3）電力線
為了形象地描述電場中各點電場強度的大小和方向，常在場源電荷周圍做出一系列的曲線，使曲線上每一點處的切線方向表示該點的電場強度方向，這些曲線稱為電力線，如圖3-2所示。
圖3-2 電力線示意圖
電力線具有以下特征：
① 在靜電場中，電力線總是起于正電荷而止于負電荷。
② 任何兩條電力線都不會相交。
③ 電力線的疏密表示電場強度的大小，電力線越密，電場強度越大。
（4）工業中靜電的防止
摩擦產生的靜電，在生產、生活上給人們帶來很多麻煩，甚至造成傷害。靜電電荷積累到一定程度，會產生火花放電，帶來不幸。例如，在地毯上行走的人，與地毯摩擦而帶的電如果足夠多，當他伸手去拉金屬門把手時，手與金屬把手間會產生火花放電，嚴重時會使他痙攣。在空氣中飛行的飛機，與空氣摩擦而帶的電，如果在著陸過程中沒有導走，當地勤人員接近機身時，人與飛機間可能產生火花放電，嚴重時可能將人擊倒。專門用來裝汽油或柴油等液體燃料的卡車，在灌油運輸過程中，燃油與油罐摩擦、撞擊而帶電，如果沒有及時導走，積累到一定程度，會產生電火花，引起爆炸。
工廠中防止靜電危害的基本辦法，是盡快把產生的靜電導走，避免越積越多。接地就是將一些防靜電產品或者其他設備連接到一條地線上。采用埋地線的方法建立“獨立”地線。使地線與大地之間的電阻小于10Ω，作用是泄放導體上可能集聚的電荷，對于導體上積聚的靜電（如人體）通常用接地的方法來導走。接地通過以下方法實施：
① 人體通過手腕帶接地。
② 人體通過防靜電鞋（或鞋帶）和防靜電地板接地。
③ 工作臺面接地。
④ 測試儀器、工具夾、烙鐵接地。
⑤ 防靜電地板、地墊接地。
⑥ 防靜電轉運車、箱、架盡可能接地。
⑦ 防靜電椅接地。
靜電防護除接地、降低速度、壓力、減少摩擦及接觸頻率，選用適當材料及形狀，增大電導率等抑制措施外，還可采取下列措施：屏蔽；對幾乎不能泄漏靜電的絕緣體用抗靜電劑以增大電導率，使靜電易于泄漏；采用噴霧、灑水等方法提高環境濕度，抑制靜電的產生；使用靜電消除器，進行靜電中和。