什么是电场？电场在电容器中的应用

　　什么是电场？
　　电场是存在于带电粒子周围空间的一种特殊状态。这种特殊状态会影响电场中的所有带电粒子。科学家仍然不知道电场的真正性质以及电荷的真正性质，但可以使用已知方程来测量和预测电场的影响。
　　就像磁铁周围会产生一个不可见的磁场（可以通过将第二块磁铁放置在磁场中并测量作用于磁铁的吸引力或排斥力来检测）一样，电荷也会产生电场，可以使用测试电荷来检测。将测试电荷放置在电场内时，吸引力或排斥力会作用于它。这种力称为库仑力。事实上，磁场和电场并不是完全独立的现象。随时间变化的磁场会产生或“感应出电场，而移动的电场会直接由于运动而感应出磁场。由于这两个场紧密相连，所以磁场和电场被组合成一个统一的电磁场。
　　电场定义
　　电场可以定义为矢量场，它描述了场中引入的测试粒子的电荷与施加在该带电测试粒子上的力之间的关系。

　　等价于

　　其中 E 为电场，F 为施加于场中的测试粒子上的力，q 为测试粒子的电荷。电场的单位为伏特每米 [V·m -1 ] 或牛顿每库仑 [N·C -1 ]。
　　电场在电容器中的应用
　　电磁学是一门研究静态和动态电荷、电场和磁场及其各种影响的科学。电容器是利用电场储存电势能的设备。因此，电容器受电磁学规则的支配。本文将定义和概述一些理解电容器工作原理所需的术语。在本文中，将考虑电场在空间的所有点上都是均匀的。
　　电势能
　　电势能是电场中带电粒子的势能，由作用于粒子的库仑力产生。它被定义为将粒子从参考点（通常无限远）带到空间中测量电势能的点所需的功的负数。电势能的单位是焦耳 [J]，与物理学中功的单位相同。
　　电位
　　电势，也称为电场势，是带电粒子在空间某一点所具有的电势能量。电压，也称为空间两点之间的电位差，是这两点电位的差。电势的单位是伏特 [V]，以意大利物理学家亚历山德罗·伏特 (Alessandro Volta) 的名字命名。电压也使用相同的单位。均匀场中两点之间的电势是这两点之间场强度差的负数。
　　电场强度
　　在一个简单的平行板电容器中，两个导电板之间施加的电压会在这些板之间产生均匀的电场。电容器中的电场强度与施加的电压成正比，与板之间的距离成反比。这个因素限制了电容器的额定电压，因为电场强度不得超过电容器中使用的电介质的击穿场强。如果超过击穿电压，板之间就会产生电弧。这种电弧可以立即摧毁某些类型的电容器。电场强度的标准单位是伏特每米 [V·m -1 ]。
　　电容

　　电容表示物体存储电荷的能力。电容器利用这种能力通过维持电场来存储电能。当电压施加到电容器时，一定量的正电荷 (+q) 会积聚在电容器的一个极板上，而等量的负电荷 (-q) 会积聚在电容器的另一个极板上。它定义为：

　　凯奇比夫
　　其中 C 是电容，q 是板上积累的电荷量，V 是电容器两个板之间的电压。
　　电容是电容器几何形状的函数。诸如极板面积、极板间距离以及电容器构造中使用的电介质的介电常数等因素都会影响终的电容。在简单的平行板中，电容与极板面积和介电常数成正比，而与极板间距离成反比。电容使用的单位是法拉 [F]，以电磁学研究的先驱迈克尔·法拉第 (Michael Faraday) 的名字命名。
　　电容器中储存的能量

　　电容器是用于在电路中存储电能的设备。提供给电容器的能量以电场的形式存储，电场在电容器的极板之间产生。当电压施加在电容器上时，极板上会积聚一定量的电荷。电容器上存储的能量为：

　　其中 W 是存储的能量，C 是电容，V 是施加在电容器上的电压。