静态场是指在空间内所有点的物理量不随时间变化而只随空间位置变化的场。
电场是描述电荷间相互作用的力场,而电势则是描述电场内某点具有的能量状态。静态情况下,电场随电势的变化规律为
E = -∇V
其中,E为电场强度,V为电势,∇为空间内的梯度运算符。
这个公式的意义在于,电场强度的大小和方向完全由电势在空间内的变化率决定。在空间外力场不存在时,电势随距离变化的规律可以用库伦定律表示,电场强度随距离变化的规律则由电势场叠加得到。
在引力场中,物体间的吸引力是由物体间的引力场产生的。在静态情况下,引力场的分布完全由物体的质量分布决定,可以用万有引力定律描述:
F = Gm1m2/r^2
其中,F为物体间的引力大小,G为万有引力常数,m1、m2为连线两端的物体质量,r为两体间的距离。
可以看出,引力大小随质量分布的不均匀性变化而变化。在空间内的物质分布越不均匀,引力场的分布也就越不均匀。
磁场是由带电粒子产生的力场。在静态情况下,磁场随电流的变化规律由毕奥-萨伐尔定律描述:
B = (μ0/4π)(I×r)/r^2
其中,B为磁场强度,I为电流强度,r为电流元素与磁场测量点的距离,μ0为真空磁导率。
可以看出,磁场强度大小和方向完全由电流强度和电流元素距离磁场测量点的距离决定。
应力场是描述物体受力情况的力场,而应变则是描述物体形变畸变的物理量。静态情况下,应力场随应变的变化规律可以用胡克定律表示:
σ = Eε
其中,σ为应力,E为弹性模量,ε为应变。
可以看出,应力大小和方向完全由应变决定。应变越大,应力也就越大。