静电场中的类比

　　例：有质量的物体周围存在着引力场.万有引力和库仑力有类似的规律，因此我们可以用定义静电场场强的方法来定义引力场的场强.由此可得，与质量为M的质点相距r处的引力场场强的表达式为E＝______(万有引力恒量用G表示）
　　静电场和重力场对比情况如下：
　　相同点：
　　1.都是有源场，具有确定的场源。（静电场对应的场源电荷和重力场的地球。）
　　2.都是保守场。在场中沿不同路径运动，只要起点和终点相同，电场力或重力做的功相同，即只和位置有关，而和路径无关。这个性质使它具有对应的势能（是位置的函数）：静电势能和重力势能。
　　不同点：
　　1.重力场的场线是平行的，即重力的作用线具有确定的方向（总是竖直的）。而静电场中，只有匀强电场（或者巨大的表面带电的球形物体在距离表面很近的位置上，可以看作匀强电场）具有这个性质。点电荷的静电场则指向电荷本身。
　　2.势能函数的零点选择的习惯不同。一般取无穷远处的静电势能为零，而重力势能的零势面可以任意取（虽然通常取地面）。
　　3.场强的量纲不同，反应出场的性质不同，引起的原因不同。静电场是静电力场，静电力属于四大基本作用的电磁作用，取决于场源电荷；重力场对应的重力是万有引力的分力，属于四大基本作用的引力作用，取决于场源的质量（一般是地球）。但重力场并非严格的匀强场，对于地球上各地区的g有细微的差别。
　　具体比较如下：
　　一、 场的存在形式相同
　　引力场和电场都是物质存在的一种特殊形式，虽然都看不着，摸不到，但都实实在在地存在，是物质场。
　　二、 场的性质相似
　　引力场对放入其中的物体有引力作用，电场对放入其中的电荷有力的作用。根据场的这种性质来感触场的存在，研究场的特点。
　　三、 场中力的特点相似
　　（一） 力的表达形式相似。 万有引力：F=GMm/r²; 静电力：F=KQq/r²。
　　两表达式都可反映出力与距离的平方成反比，万有引力与质量乘积成正比，静电力与电量的乘积成正比,两者都是长程力。
　　（二） 两公式的适用条件相似。 万有引力公式适用于两质点之间的引力；静电力公式适用于两点电荷之间的相互作用力。当两物体的线度与它们间的距离可相比拟时，可把物体分成无数可看成质点的小部分，各部分之间有引力作用。物体之间的引力为各小部分引力的矢量和。当带电体的线度与带电体间的距离可相比拟时，可把带电体看无数可看成点电荷的小部分，各小部分之间有力的作用。带电体的静电力为各小部分静电力的矢量和。
　　（三）表示场强弱的方式相似。 无论是引力场还是静电场，场中不同场点场的强弱不同。电场中用电场强度表示为E=F/q， 点电荷形成的电场场强为E=KQ/r², 引力场的强弱可用引力加速度表示为a=F/m,地球上的物体用重力加速度表示为g=G/m ,由万有引力公式可得 g=GM/R² 。
　　特殊的电场有匀强电场，场中各点的场强的大小和方向相同，地球附近的小范围内任何物体的重力加速度的大小和方向相同,可认为是匀强重力场。
　　四、 能的特点相似
　　（一）能的形式相似。 物体之间的相对位置发生变化时，引力要做功，因此物体间存在着与相对位置有关的势能。地球上的物体都受到地球的引力，地球的周围有重力场，物体在重力场中具有重力势能。带电体之间的相对位置发生变化时，静电力做功，带电体间存在着与相对位置有关的势能――电势能。重力势能属物体与地球组成的系统所共有，电势能属电荷组成的系统所共有。
　　（二）势能的变化与场力做功的关系相似。 物体在重力场中由一个位置移动到另一个位置 ，如果重力做正功，则重力势能减小，重力势能转化为其他形式的能；如果重力做负功，则重力势能增加，其他形式的能转化为重力势能。重力做功的过程是重力势能和其他形式的能相互转化的过程，重力做了多少功，就有多少重力势能和其他形式的能发生相互转化。
　　类似的，电荷在电场中由一个位置移动到另一个位置，如果电场力做正功，则电势能减小，电势 能转化为其他形式的能;如果电场力做负功，则电势能增加，其他形式的能转化为电势能。电场力做功的过程是电势能和其他形式的能相互转化的过程，电场力做了多少功，就有多少电势能和其他形式的能发生相互转化。
　　（三）场力做功的特点相似。 重力做功和电场力做功都只与初、末位置有关，与路径无关。电场力做的功为电量与电势差的乘积，公式为：WF＝qU。 重力做的功为重力与高度差的乘积，公式为：WG=mgh
　　（四）表示场点能的特点的物理量相似。
　　在电场中，电荷的电势能与电量的比值叫电势，在重力场中重力势能与重力的比值叫高度（地势）。
　　电势和高度，都是相对于零势面而言的，具有相对性，零势面的选择是任意的，在重力场中一般选择地面或物体能达到的最低点为零势面，在电场中一般选地球或距场源电荷无限远处为零势面。在电场中不同点之间电势的差别叫电势差，在重力场中不同点之间的高度的差别叫高度差，高度差和电势差都与零势面的选取无关。
　　五、 研究方法类似
　　（一） 物理模型相似。 质点是忽略物体的大小和形状，用来代替物体的有质量的点。点电荷 是忽略带电体的大小和形状，用来代替带电体的带电荷的点。都是理想化的物理模型。
　　（二） 常数G和K的测量实验相似。 卡文迪许扭秤是一个轻而坚固的T形架，倒挂在一根金属丝下端，T形架水平部分的两端各装一个质量是m的小球，将两个质量都是m的大球等距放在小球附近，由于球间的引力使金属丝扭转一角度，根据金属丝弹力的力矩与引力力矩平衡测出引力常数。库仑扭秤是在细金属丝下面悬挂下根玻璃棒，棒的一端有一个金属球A，另一端有一个平衡小球B，在离A球某一距离的地方放一个同样的金属小球C，如果A球和C球带同种电荷，它们之间的斥力将使玻璃棒转过一个角度。根据金属丝弹力的力矩与静电斥力的力矩平衡，计算出电荷间的作用力的大小，从而测出静电力常数。
　　（三） 等高线和等势面相似。 在电场中为了形象地描绘电场的分布情况，把电场中电势相等的各点构成的面，叫做等势面。用等势面表示电势的高低。在重力场中为了形象地描绘地形的变化情况，用等高线表示地形的高低。
　　六、 在力的作用下的运动形式相似
　　电子在静电力的作用下绕核做圆周运动，天体在万有引力的作用下绕中心天体做圆周运动，月球和人造地球卫星绕地球做圆周运动。正电荷在电场力的作用下，从静止出发，总是从电势高处向电势低处移动;地球上的物体在重力作用下总是从高处向低处移动。
　　在对比电场与引力场相似之处的同时，应注意到电荷有正负之分，不同的电荷在不同场源电荷的电场中的受力、运动及能的各种情况比物体在引力场中的情况要复杂。