位移场（电位移场）和电场是电磁学中描述电磁相互作用的两个基本概念，它们虽然紧密相关，但有着明确的区别和不同的物理意义。
电场 (Electric Field)
电场是由电荷产生的一个物理场，表示在空间的任何点上，一个单位正电荷会受到的力。电场 $\vec{E}$ 与电荷密度 $\rho$ 之间的关系由高斯定律（在真空中）描述： $\nabla \cdot \vec{E} = \frac{\rho}{\epsilon_0}$ 其中，$\epsilon_0$ 是真空的介电常数。
电场可以通过电荷分布直接计算得到，并且是描述电荷直接作用力的一个工具，如库仑定律所描述。
位移场 (Electric Displacement Field)
位移场 $\vec{D}$ 是一个在包含电介质的环境中使用的概念，用来描述电场和介质中的极化效应。位移场考虑了电场 $\vec{E}$ 和介质的极化 $\vec{P}$ 对空间中总电场的共同影响。位移场的定义为：
\[\vec{D} = \epsilon_0 \vec{E} + \vec{P}\]在线性、均匀、各向同性的介质中，这个关系可以简化为：
\[\vec{D} = \epsilon \vec{E}\]其中，( \epsilon ) 是介质的介电常数。
关系和区别
-
定义和组成：
- 电场 $\vec{E}$ 描述单位正电荷在空间某点会感受到的电力。
- 位移场 $\vec{D}$ 包含了电场 $\vec{E}$ 和介质的极化 $\vec{P}$ 的效应，更便于处理存在介质时的电场问题。电位移场对电荷的受力影响主要通过改变电介质中的电荷分布和电场分布来实现，而不是像外部电场那样直接施加力。电位移矢量𝐷是不可直接测量的, 一般也没有明确的物理意义, 只是为了数学形式上简单引入的一个辅助的矢量
-
物理意义：
- 电场 直接关联电荷和电力，反映了电荷本身产生的场。
- 位移场 通常用于描述电场和介质相互作用的效果，尤其在处理电介质时，它简化了电场的计算。
-
高斯定律的应用：
- 在真空中，电场的高斯定律表述为 $\nabla \cdot \vec{E} = \frac{\rho}{\epsilon_0}$
- 位移场的高斯定律表述为 $\nabla \cdot \vec{D} = \rho_{\text{free}}$，其中$\rho_{\text{free}}$ 是自由电荷密度，忽略了束缚电荷的影响。
总的来说，电场是描述电荷之间作用力的基本场，而位移场是为了在电介质存在的环境中更方便地计算和处理电场问题而引入的一个辅助场，它考虑了材料对电场的响应和改变。
磁场强度（通常用符号$\vec{H}$表示）和磁感应强度（通常用符号$\vec{B}$表示）之间的关系是物理学中电磁学部分的基本内容。在真空中，这两个量的关系可以通过以下公式表示：
\[\vec{B} = \mu_0 \vec{H}\]其中，$\mu_0$ 是真空的磁导率，其值大约为 $4\pi \times 10^{-7} \ \text{T}\cdot\text{m/A}$（特斯拉·米/安培）。
在介质（如铁、镍等材料）中，这种关系会受到材料特性的影响，通常表达为：
\[\vec{B} = \mu \vec{H}\]这里，$\mu$ 是介质的磁导率，它是真空磁导率$\mu_0$与介质的相对磁导率$\mu_r$的乘积，即：
\[\mu = \mu_0 \mu_r\]因此，磁感应强度$\vec{B}$不仅取决于磁场强度$\vec{H}$，还取决于介质的磁性质。相对磁导率$\mu_r$反映了介质对磁场的增强或减弱作用，其值大于1表示增强，小于1表示减弱。