主差電場(main difference electric field) vs. 引力場(gravitational field)

在物理學中，電場和引力場是非常重要的概念。電場是用來解釋電荷和變化磁場的影響和行為的模型。電場是由靜止的電荷粒子和變化的磁場產生的。所以，中性粒子不能產生電場。另一方面，引力場是用來解釋質量引力現象的模型。即使像中子這樣的中性粒子不會透過電磁力相互作用，但它們是透過引力相互作用的。這是電場和引力場的主要區別。本文試圖詳細描述電場和引力場的區別。

什麼是電場(an electric field)？

在物理學中，電場是用來解釋或理解電荷和變化磁場的影響和行為的模型。在這個模型中，電場由場線表示。電場線是指向負電荷的，而它們是從正電荷向外的。電場是由電荷或變化的磁場產生的。不同的電荷（負電荷和正電荷）互相吸引，相反的電荷（負電荷-負電荷或正電荷-正電荷）互相排斥。

在電場模型中，討論了電場強度、磁通密度、電勢和庫侖力等與電荷和磁場變化有關的物理量。給定點的電場強度定義為電磁力作用在固定單元測試電荷粒子上的力。

The electric field intensity (E) produced by a point charge particle (Q) is given by

其中r是點和帶電粒子之間的距離ε 是介質的介電常數。

Also, the force (F) experienced by a charge q can be expressed as r is the distance between two charges

電磁力在電場中所作的功與路徑無關。所以，電場是保守場。

庫侖定律可以用來描述靜電場(隨時間保持不變的電場）。然而，麥克斯韋方程把電場和磁場描述為電荷和電流的函式。所以，麥克斯韋方程在處理電場和磁場時非常有用。

Gravitational field lines (black) and equipotentials around the Earth.

什麼是引力場(a gravitational field)？

引力場是引力相互作用中的力場，是用來解釋和理解引力現象的模型。

In classical mechanics, the gravitational field is a vector field. Several quantities such as gravitational field strength, gravitational force, and gravitational potential are defined in this model. The gravitational field strength at a given point is defined as the force on unit test mass exerted by the gravitational force. The gravitational field strength (g) caused by a mass M at a given point is a function of the position of the point. It can be expressed as

G is the universal gravitational c***tant and rˆ is the unit vector in the direction of r. The mutual gravitational force between two masses M and m is given by 

引力場也是保守力場，因為引力所做的功與路徑無關。

牛頓引力理論不是一個非常精確的模型。特別是在處理高重力問題時，牛頓解明顯偏離實際值。所以，牛頓引力理論只有在處理低重力問題時才有用。然而，它足夠精確，可以在大多數實際應用中使用。在處理高重力問題時，必須使用廣義相對論。在低重力下，它近似於牛頓理論。

Field of a positive electric charge in front of a horizontal perfectly conducting metal surface.

電場(electric field)和引力場(gravitational field)的區別

欄位由以下原因引起：

電場：電場是由電荷或變化的磁場引起的。

引力場：引力場是由質量引起的。

徑向磁場中的磁場強度：

電場：

Gravitational field:  

場強的國際單位制：

電場：Vm-1（NC-1）

重力場：ms-2（Nkg-1）

比例常數：

電場：1/4πε (取決於介質）

引力場：G（萬有引力常數）

原力性質：

電場：吸引或排斥的(（在帶電粒子之間）

引力場：總是有吸引力的(（在質量之間）

徑向場中的力：

Electric field:  

（庫侖定律）

Gravitational field:   (Newton’s law)

Image Courtesy:

“Electric Field” by Geek3 – Own work This plot was created with Vector Field Plot, (CC BY-SA 3.0) via Comm*** Wikimedia 

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