第3章　电与磁及应用

3.1　电场与磁场

3.1.1　电场

（1）电场

在自然界中，存在的电荷有两种，即正电荷和负电荷。

电荷间同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，是依靠电场来实现的，这种电场对电荷的作用力称为静电力，也称为电场力，如图3-1所示。

电场是电荷周围存在的电荷间发生相互作用的一种特殊的物质。只要有电荷存在，它周围就存在电场。

电场看不见，摸不着，但具有以下两个重要的特性：

① 位于电场中的任何电荷，都要受到电场力的作用，这说明电场具有力。

② 电荷在电场中因受电场力的作用而移动时，电场力对电荷做功，这说明电场具有能量。

（2）电场强度

电场中检验电荷在某一点所受电场力F与检验电荷的电荷量q的比值叫做该点的电场强度，简称场强。用公式表示为

E=F/q

式中　F——检验电荷所受电场力，N；

q——检验电荷的电荷量，C；

E——电场强度，N/C；或V/m。

电场强度的方向为正电荷在该点所受电场力的方向。负电荷的受力方向与该点电场强度的方向相反。

在电场的某一区域里，如果各点电场强度的大小和方向都相同，那么这个区域里的电场就称为匀强电场。

（3）电力线

为了形象地描述电场中各点电场强度的大小和方向，常在场源电荷周围做出一系列的曲线，使曲线上每一点处的切线方向表示该点的电场强度方向，这些曲线称为电力线，如图3-2所示。

电力线具有以下特征：

① 在静电场中，电力线总是起于正电荷而止于负电荷。

② 任何两条电力线都不会相交。

③ 电力线的疏密表示电场强度的大小，电力线越密，电场强度越大。

（4）工业中静电的防止

摩擦产生的静电，在生产、生活上给人们带来很多麻烦，甚至造成伤害。静电电荷积累到一定程度，会产生火花放电，带来不幸。例如，在地毯上行走的人，与地毯摩擦而带的电如果足够多，当他伸手去拉金属门把手时，手与金属把手间会产生火花放电，严重时会使他痉挛。在空气中飞行的飞机，与空气摩擦而带的电，如果在着陆过程中没有导走，当地勤人员接近机身时，人与飞机间可能产生火花放电，严重时可能将人击倒。专门用来装汽油或柴油等液体燃料的卡车，在灌油运输过程中，燃油与油罐摩擦、撞击而带电，如果没有及时导走，积累到一定程度，会产生电火花，引起爆炸。

工厂中防止静电危害的基本办法，是尽快把产生的静电导走，避免越积越多。接地就是将一些防静电产品或者其他设备连接到一条地线上。采用埋地线的方法建立“独立”地线。使地线与大地之间的电阻小于10Ω，作用是泄放导体上可能集聚的电荷，对于导体上积聚的静电（如人体）通常用接地的方法来导走。接地通过以下方法实施：

① 人体通过手腕带接地。

② 人体通过防静电鞋（或鞋带）和防静电地板接地。

③ 工作台面接地。

④ 测试仪器、工具夹、烙铁接地。

⑤ 防静电地板、地垫接地。

⑥ 防静电转运车、箱、架尽可能接地。

⑦ 防静电椅接地。

静电防护除接地、降低速度、压力、减少摩擦及接触频率，选用适当材料及形状，增大电导率等抑制措施外，还可采取下列措施：屏蔽；对几乎不能泄漏静电的绝缘体用抗静电剂以增大电导率，使静电易于泄漏；采用喷雾、洒水等方法提高环境湿度，抑制静电的产生；使用静电消除器，进行静电中和。