电场和磁场的本质及其物理意义作者：彭晓韬日期：2021.09.07

作者：彭晓韬
日期：2021.09.07
[文章摘要]：目前人们对电场和磁场的本质认识仍然存在较多争议，特别是物理学中把场作为一种可以独立于场源而单独存在的客观实体来进行研究与分析的方法，导致人们认为场本身是一种客观实体。但实际上，场只是场源所具有的一种物理属性，并不是可以独立于场源而单独存在的场客体。因此，本文重点分析电场和磁场的本质到底是什么，并简述正确认识电场和磁场的本质的物理意义。
一、电场和磁场的由来
1、电场
电场是电荷及变化磁场周围空间里存在的一种特殊物质。这种物质与通常的实物不同，它虽然不是由分子原子所组成的，但它却是客观存在的特殊物质，具有通常物质所具有的力和能量等客观属性。
电场的力的性质表现为：电场对放入其中的电荷有作用力，这种力称为电场力。电场的能的性质表现为：当电荷在电场中移动时，电场力对电荷做功，说明电场具有能量。
带电体周围存在的特殊物质。电场的基本性质是对放入其中的电荷有力的作用。电荷间的作用总是通过电场进行的。
辨析两种不同的电场：库仑电场和感生电场，库仑电场是电荷按库仑定律激发的电场，例如静电场就是由静止的电荷按库仑定律激发的，就属于库仑电场，在各种带电体周围都可以发现这种电场。
感生电场是由变化的磁场激发的，按麦克斯韦理论，变化的磁场在其周围激发了电场。例如条形磁铁插入线圈时，运动的磁铁使周围的磁场发生变化，进而产生涡旋电场，涡旋电场使线圈中产生感应电动势，这种电场就是感生电场。
静止电荷在其周围空间产生的电场，称为静电场；随时间变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感应电场。普遍意义的电场则是静电场和感应电场两者之和。电场是一个矢量场，其方向为正电荷的受力方向。电场的力的性质用电场强度来描述。
2、磁场
磁场是指传递实物间磁力作用的场。磁场是一种看不见、摸不着的特殊的物质。磁场不是由原子或分子组成的，但磁场是客观存在的。磁场具有波粒的辐射特性。磁体周围存在磁场，磁体间的相互作用就是以磁场作为媒介的，所以两磁体不用在物理层面接触就能发生作用。电流、运动电荷、磁体或变化电场周围空间存在的一种特殊形态的物质。由于磁体的磁性来源于电流，电流是电荷的运动，因而概括地说，磁场是由运动电荷或电场的变化而产生的。
用现代物理的观点来考察，物质中能够形成电荷的终极成分只有电子（带单位负电荷）和质子（带单位正电荷），因此负电荷就是带有过剩电子的带电物体，正电荷就是带有过剩质子的带电物体。运动电荷产生磁场的真正场源是运动电子或运动质子所产生的磁场。例如电流所产生的磁场就是在导线中运动的电子所产生的磁场。
以上内容摘自[百度百科] 。
二、从电场和磁场的定义看电场和磁场的本质
1、库仑定律
库仑定律（Coulomb'slaw）是静止点电荷相互作用力的规律。 1785年法国科学家C,-A.de库仑由实验得出，真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力同它们的电荷量的乘积成正比，与它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上，同名电荷相斥，异名电荷相吸。库仑定律的数学表达式：

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2、电场强度
对以上的库仑力进行归一化，就是电场强度表达式了。也就是将两个点电荷中的一个作为电荷量为1个单位的电荷来衡量另一个电荷产生的库仑力在不同空间位置上的大小。如下式示：

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3、电场的本质
从（公式2）可知：电场强度实质上是点电荷在距离其r处对单位电荷所产生的库仑力的大小与方向的表达方式而已。也就是说：所谓的电场是库仑力的表达方式之一，是点电荷与单位电荷间的相互作用力的一种特殊情形。
4、磁场的本质
由毕奥——沙伐尔定律与库仑定律表达式的类似性可知：磁场是电流与单位电流间的相互作用力的一种特殊表达方式。
综上所述，电场和磁场只是电荷或电流与单位电荷/电流间的相互作用力的一种表达方式。并不是说客观世界真的存在一种叫电场或磁场的客观实体或特殊物质。也就是说：电场和磁场并不能诠释电荷/电流与电荷/电流间的相互作用力到底是怎么产生的或如何传递的。