静电场 恒定电场和涡旋电场

居松涛

(靖江刘国钧中学 江苏 泰州 214530)

因为电场以高一的力学作为基础，而学生在高一学力学时就显得吃力，所以该知识点对学生而言综合性强、概念性强、更抽象，是高中物理的难点.静电场、恒定电场和涡旋电场在高中物理中都出现过，这里笔者做一个简单总结.

静电场是高中物理的重点内容，也是难点.静电场由相对于观察者静止的电荷系统激发.产生静电场的电荷不流动，静电场中的导体内E=0.静电场的电场线不闭合，是开放的、有源无旋场，可以在电荷周围瞬间产生，不需要时间，而它的维持也不需要消耗能量.在静电场中，静电力对试探电荷所做的功与路径无关，只与试探电荷在电场中的起点位置和终点位置有关，所以静电场是保守力场，静电场内可以引入电势.

在讲闭合电路的基础理论时提到了稳恒电场，只要学生了解即可.稳恒电场是闭合回路内由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的.形成稳恒电场的电荷是运动的，但总体上电荷分布不随时间改变，是一种动态的平衡.导线内E≠0,E的方向与电流方向一致，正是在稳恒电场的作用下导线内的自由电子做定向移动形成稳恒电流.稳恒电场的产生需要时间，其时间很短，且维持稳恒电场需要消耗能量.在闭合回路内,稳恒电场与电源内部的非静电力共同作用保证电流的闭合性.

稳恒电场与静电场在很多方面都类似，如产生电场的电荷分布是稳定的，电场强度都不随时间而改变.所以他们的基本性质相同，静电场中的电势、电势差及其与电场强度的关系、电场力做功等概念或规律在稳恒电场中也适用.

在讲电磁感应时提到了涡旋电场(感生电场)，要求学生能够理解.涡旋电场的本质与静电场和恒定电场不同.涡旋电场(感生电场)由变化的磁场激发，电场线是闭合的.涡旋电场内的导体会有涡流.涡旋电场是无源有旋场.可以证明，在涡旋电场内，电场力对试探电荷所做的功与路径有关，相同的初末位置，不同的路径，电场对电荷做功不同.所以涡旋电场是非保守力场，不能像静电场那样引入电势的概念，即电势概念对涡旋电场来说无意义.