静电场基础

静电场是电磁场理论的基础。由此建立的物理概念、分析方法在一定条件下可类比推广到恒定电场，恒定磁场及时变场。

静电场是无旋场、保守场；无旋场一定是保守场，保守场一定是无旋场，这可根据斯拖克斯定理推导得到。

在静电场中，任意一点的电场强度E的方向总是沿着电位减少的最快方向，其大小等于电位的最大变化率。

电位参考点的选择：场中任意两点的电位差与参考点无关；同一个物理问题，只能选取一个参考点；选择参考点尽可能使电位表达式比较简单，且要有意义；电荷分布在有限区域时，选择无穷远处为参考点；电荷分布在无穷远区时，选择有限远处为参考点。

电力线与等位线（面）的性质：
E线不能相交；
E线起始于正电荷，终止于负电荷；
E线愈密处，场强愈大；
E线与等位线（面）正交。

介质的极化：
电介质在外电场E作用下发生极化，形成有向排列的电偶极矩；
• 电介质内部和表面产生极化电荷；
• 极化电荷与自由电荷都是产生电场的源。

电位移（D），也称电通密度。
介质中电通密度在某点的散度等于该点自由电荷的体密度。
电通密度线起始于正的自由电荷，而终止于负的自由电荷，与束缚电荷无关。

D 线由正的自由电荷发出，终止于负的自由电荷
E 线的起点与终点既可以在自由电荷上，又可以在极化电荷上
P 线由负的极化电荷发出，终止于正的极化电荷

D 的通量与介质无关，但不能认为D 的分布与介质无关
D 通量只取决于高斯面内的自由电荷，而高斯面上的 D 是由高斯面内、外的系统所有电荷共同产生的

静电场中两种介质的边界条件：
在两种介质形成的边界上，两侧的电场强度的切向分量相等，或者说，电场强度的切向分量是连续的。这个结论适用于任何媒质。

在两种各向同性的线性介质形成的边界上，电通密度（也就是电位移）的切向分量是不连续的（因为E的切向分量相等，而介质的介电常数又不同，所以必然的电通密度不相等）。
在两种介质边界上电通密度的法向分量相等，或者说，电通密度的法向分量是连续的（在两种介质的边界面上不存在自由电荷时才成立）。

在两种各向同性的线性介质形成的边界上，电场强度的法向分量不连续。这是由于边界上介质的不均匀性而产生的束缚电荷引起的，正束缚电荷产生新的电场线，而负束缚电荷使电场线终止。就是由于边界上存在束缚电荷，使得边界两侧的电场线数目不等。但是，电通密度线的数目不变，这是因为电通密度仅仅与自由电荷有关，与束缚电荷无关。

静电场中介质与导体的边界条件：
导体一旦放入静电场中，自由电子就会发生移动，导致导体中的电荷重新分配，最终会达到静电平衡状态，导体中的合成电场变为零，导体中是不可能存在静电场的。

当导体处于静电平衡状态时，自由电荷只能分布在导体的表面上，导体内的电位梯度为0，电场强度也为0，导体中的电位不随空间变化，所以，处于静电平衡状态的导体是一个等电位体，导体表面是一个等电位面。

由于任何边界上电场强度的切向分量是连续的，导体中的电场强度为0，所以导体表面的外侧也不可能存在电场强度的切向分量。换言之，电场强度必须垂直于导体的表面。

封闭的导体腔可以屏蔽外部静电场的影响，这种效应称为静电屏蔽。若腔体接地，位于腔中的电荷也不可能对外产生静电场。

部分电容性质：
所有部分电容都是正值，且仅与导体的形状、尺寸、相互位置及介质的介电常数有关。部分电容矩阵为对称阵；部分电容是否为零,取决于两导体之间有否电力线相连。

静电能量与力
静电能量是在电场的建立过程中，由外力作功转化而来的
凡是静电场不为零的空间都储存着静电能量

静电放电（ESD）抗扰试验：模拟操作人员或物体在接触设备时放电及人或物体对邻近物体的放电，以考察被试设备抵抗静电放电干扰能力。前者是通过导体直接耦合，属于直接放电影响。后者是通过空间辐射耦合，属于间接放电影响。

接触放电和空气放电试验在同一等级下的试验电压不一样，都是kV级，空气放电的试验电压大于或等于接触放电电压。

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