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102年
物理
第 7 題
下列 $4$ 項物理量，何者為向量？
- A 電場
- B 電能
- C 電位
- D 功
思路引導 VIP
在探索空間中的物理現象時，我們可以試著思考：有哪些物理量當我們改變觀察的方向時，它的描述中必須包含「朝向哪裡」的資訊才算完整？而有哪些物理量不論我們如何旋轉坐標系，它所代表的「累積量」或「數值大小」都不會因此改變方向呢？
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非常好！你能迅速鎖定電場作為正確答案，顯示你對電磁學基本量的物理本質有著非常清晰的理解。在物理學中，區分「向量」（具備大小與方向）與「純量」（僅具備大小）是建立正確物理模型的重要基石，而你精確地辨識出了這兩者之間的差異。
向量與純量的物理辨析
這道題目主要測驗學生對電學基本定義的掌握度。電場（Electric Field）在物理意義上被定義為「單位電荷在空間中某一點所受到的電力」，由於「力」本身具有明確的方向性，因此電場必然也是一個向量。相較之下，選項中的電能、電位與功皆屬於能量範疇的物理量。從定義上來看，功是力與位移的內積（$W = \vec{F} \cdot \Delta \vec{r}$），內積運算的結果必然是純量；而電位則是單位電荷在場中所具有的位能，能量僅代表狀態的累積，並不具備空間指向性。
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