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    1. 電勢

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      在電場中,某點電荷的電勢能跟它所帶的電荷量之比,叫做這點的電勢(也可稱電位)。電勢是從能量角度上描述電場的物理量。(電場強度則是從力的角度描述電場)

      也可以定義為:

      (1)單位正電荷由電場中某點A移到參考點O(即零勢能點,一般取無限遠處或者大地為零勢能點)時電場力做的功與其所帶電量的比值。

      所以φA=WAO/q。在國際單位制中的單位是伏特(V)。

      (2)電場中某點相對參考點O電勢的差,叫該點的電勢。

      “電場中某點的電勢在數值上等于單位正電荷在那一點所具有的電勢能?!?/p>

      公式:ε=qφ(其中ε為電勢能,Q為電荷量,φ為電勢),即φ=ε/q

      在電場中,某點的電荷所具的電勢能跟它的所帶的電荷量之比是一個常數,它是一個與電荷本身無關的物理量,它與電荷存在與否無關,是由電場本身的性質決定的物理量。

      電勢也是只有大小,沒有方向,也是標量。

      和地勢一樣,電勢也具有相對意義,在具體應用中,常取標準位置的電勢能為零,所以標準位置的電勢也為零。電勢只不過是和標準位置相比較得出的結果。我們常取地球為標準位置;在理論研究時,我們常取無限遠處為標準位置,在習慣上,我們也常用“電場外”這樣的說法來代替“零電勢位置”。

      電勢是一個相對量,其參考點是可以任意選取的。無論被選取的物體是不是帶電,都可以被選取為標準位置 -------零參考點。例如地球本身是帶負電的,其電勢相對于無窮遠處約為8.2×108V。盡管如此,照樣可以把地球作為零電勢參考點,同時由于地球本身就是一個大導體,電容量很大,所以在這樣的大導體上增減一些電荷,對它的電勢改變影響不大。其電勢比較穩定,所以,在一般的情況下,還都是選地球為零電勢參考點?! ?/p>

      目錄

      電勢的特點是:

      不管是正電荷的電場線還是負電荷的電場線,只要順著電場線的方向總是電勢減小的方向,逆著電場線總是電勢增大的方向。所以同一電場線上,任意兩點電勢不相等。

      正電荷電場中各點電勢為正,遠離正電荷,電勢降低。

      負電荷電場中各點電勢為負,遠離負電荷,電勢增高?! ?/p>

      物理意義:

      (1)由電場中某點位置決定,反映電場能的性質。

      (2)與檢驗電荷電量、電性無關。

      (3)表示將1C正電荷移到參考點電場力做的功?! ?/p>

      電勢差與電勢的關系:

      ∵WAB=WAO-WBO=qUAB

      ∴UAB=WAO/q-WBO/q=φA-ψB

      ∴UAB=φA-φB

      電場力做功:①公式:W=qU

      ②∵ U由電場中兩點位置決定,∴W由q,U決定與路徑無關,和重力做功一樣,屬于保守力做功。

      ③特點:電場力做功由移動電荷和電勢差決定,與路徑無關。


      Bkku8.jpg

      電荷周圍產生的靜電場的電勢差與電勢的公式與推導:

      一場源點荷為Q,在距Q為r的A點有一點電荷為q,求證:此A處電勢φ=kQ/r

      證明:設無窮遠處電勢為0,則在電場力的作用下,q從r處運動到無窮遠,電場力做功為qU.

      將A到無窮遠這段距離無限等分最遠處距離為r0,A 處為rn,(0,1,2,……n為下標)

      kQq*(r(n-1)-rn)/rn^2+kQq*(r(n-2)-r(n-1))/r(n-1)^2+……+kQq*(r2-r3)/r3^2+kQq*(r1-r2)/r2^2+kQq*(r0-r1)/r1^2=qU

      kQq*(r(n-1)-rn)/(rn*r(n-1))+kQq*(r(n-2)-r(n-1))/(r(n-1)*r(n-2))+……+kQq*(r2-r3)/(r3*r2)+kQq(r1-r2)/(r2*r1)+kQq*(r0-r1)/(r1*r0)=qU

      因此,kQ/rn-kQ/r(n-1)+kQ/r(n-1)-kQ/r(n-2)+……+kQ/r3-kQ/r2+kQ/r2-kQ/r1+kQ/r1-kQ/r0=U

      kQ/rn-kQ/r0=U

      kQ/rn-0=φ-0

      φ=kQ/rn,即φ=kQ/r  

      電源的電動勢:

      電源的電動勢,是指非靜電力把單位正電荷從電源的負極移動到正極(或者把單位負電荷從電源的正極推向負極)所做的功。電源的電動勢與電流和電壓是有關系的,具體可看下面對電流與電壓的說明,若要知道它們之間的數量關系還需知道具體的電路參數(如電路中的電阻等)。

      因為有了電動勢,電荷在電源內部的能量提高了,處于電源正極的正電荷(或負極的負電荷)具有對電源以外的電路做功的能量。如果用一條可導電的支路將電源的兩個電極進行連接,電荷在電源的作用下就能在導電支路中流動,電荷的定向流動稱為電流。

      電荷流動時,電荷所具有的能量在電路中釋放,電路及電路中所連接的元件將吸收電荷的能量。經過能量吸收,電荷釋放能量其本身所含的能量后變小,人們用電壓降落來衡量電荷在電路中釋放能量的能力大小。當電流流過電路時,將在電路的每一小段中產生一定的電壓降落,用來表示電荷流過該小段釋放(或該小段電路吸收)的電能的大小。電壓降落簡稱電壓。兩點之間的電壓是指單位正電荷在電源的作用下經過這兩點時所做的功?! ?/p>

      電勢的固有性:

      電勢φ是表示電場的能的性質的物理量,電場中某點處電勢φ的大小是由電場本身的因素決定的,與在該處是否放置電荷、電荷的性質、電荷量的多少均無關,它只是用比值Ep/q下的定義,但與Ep和q均無關。

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