电场和电荷

  由上述讨论可以知道，两个相距一段距离的带电体之间存在着相互作用的电力，在第4章中还会看到两个相距一段距离的电流之间存在着相互作用的磁力，两个相距一段距离的物体之间存在着万有引力.两个不相接触的物体间怎么会发生相互作用呢?或者说，两个彼此相隔一定空间距离的物体之间的相互作用是怎样传递的呢关于这个问题，在物理学的发展历史中曾有过两种不同观点的长期争论.一种观点认为∶相隔一定距离的两个物体间的相互作用可以直接地、勿需中间媒介地发生，这种作用的传递速度无限大，因此，这种作用无需传递时间和传递过程，称之为超距作用.按此观点，两带电体间的电相互作用模式为；

  电荷————电荷

  另一种观点认为∶不存在超距作用，相隔一定距离的两带电体(或载流体)之间之所以会发生电(或磁)相互作用，是由于宇宙空间存在着能传递电(磁)相互作用的“以太”，通过这种看不见、摸不着的“以太”介质同带电体(或载流体)的近距接触，来传递电荷(或电流)回电(或磁)的相互作用，随着对电磁现象认识的深入，人们发现电和磁之间是相互联系的.当带电系统的电荷分布随时间作周期性变化时，将会有电磁扰动以横波的方式在空间传播，这种波称为电磁波.并且发现电磁波的传播速度与光速相同，在真空中的速度为c≈3×10°m·s二.这种发现导致人们相信光和电磁波是一种东西、如果把电磁波或者说光波看成是“以太”介质振动的传播波，就像声波是空气的振动传播的纵波那样，由于电磁波(光波)是速度很快的横波，则“以太”应是透明、感觉不到其存在的固体，其刚性模量远比钢铁还要硬，这实在是无法想象的东西、1887年，迈克耳孙和莫雷测量“以太风”的实验，完全否定了这种“以太”的存在.

  “以太”的被否定和电磁波(光波)在真空中以有限速度c的传播，使人们终于认识到，任何带电体的周围空间中都存在着由电荷激发产生的电场，而任何载流体的周围空间中都存着由电流激发产生的磁场，电磁波正是这种电、磁场随时间振动变化的传播，而相隔一定距离的两带电体间的电相互作用，实际上是两带电体彼此都在对方电荷产生的电场里而受到的电场作用.自然界并不存在超距作用，从近代物理学的观点看，自然界物质间的4种相互作用，即引力相互作用、电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用，都是通过物体周围空间中存在的场对对方作用的.任何带电体电荷周围都存在着电场，进入这个电场的带电体电荷都受到这个电场的作用，这就是带电体间电相互作用的图像.这种带电体电荷间的电相互作用模式可表示为

  电荷———电场————电荷

  需要指出的是，在电荷周围空间引出电场和在电流周围空间引出磁场，并不是为了便于理解电相互作用和磁相互作用，也不是一种处理问题的方法，而是因为电场和磁场都是切切实实的客观存在.随时间振动变化的电磁场(电磁波)甚至会脱离产生它的源(振动变化的电荷系统)而独立存在.所以电场、磁场或电磁波本身就是一种客观存在的物质，是与实体物质不同的一种物质存在形态.

  带电体上的电荷分布如果是不随时间变化的静止电荷，其周围空间中的电场分布也是不随时间变化的电场，这种电场称为静电场.本章和下一章就先来讨论这种静电场.