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电势差及其与电场强度的关系

电势差及其与电场强度的关系

作者: 樱_子 | 来源:发表于2022-09-15 10:57 被阅读0次

什么是电势差?为什么引入它?它有什么用?

电势差,顾名思义就是电场中两个位置电势的差值,公式为U_{AB} =\varphi _{A} -\varphi _{B} 。为什么引入它呢?因为W_{AB} =E_{PA} -E_{PB} =\varphi _{A} q-\varphi _{B} q=U_{AB} q,可见电势差是衡量电场力做功与能量变化重要的物理量。当然这里还是需要训练才能熟练掌握这个公式的。

到此,学生认识了描述电场力的性质的物理量电场强度,知道电场中每点的场强不尽相同;也认识了描述电场能的性质的物理量电势,知道规定电势能零点后,每点的电势能也不尽相同,通常规定无穷远处为零势能点,那么正电荷在电场中的电势能大于零,其电势也大于零,反之负电荷在电场中的电势能小于零,但由于是负电荷,所以计算得出电势依然大于零。

同样可以证明不管试探电荷是正还是负,沿电场方向的电势是降低的,与试探电荷无关,与源电荷有关。也就是说,正电荷电场的电势为正值,负电荷电场的电势是负值,与试探电荷电性无关,那与零点位置有关吗?如果规定源电荷位置为势能零点,则电场各点的电势为负值,反之为正值。总之,开始就不要搞得那么复杂,只规定无穷远处为零势能点,其他可能让学生自己琢磨。

对于一个固定的电场,某点既有场强,也有电势,它们之间有什么关系呢,它们之间必定有关系。还是以匀强电场为例,电场力做功表示为W=Eqs\cos \theta =Edq,d 为沿电场的距离。再根据上面的电场力做功表达式,得到U_{AB} =Ed,这就算是电势差与场强的关系表达式。当然这个表达式只能用在匀强电场上,非匀强电场不能用。后面也是关于这个公式的应用。

总之,在电势这两节中,有很多公式,有电场力做功公式、有电场力做功与能量转化公式、有电势能与电势公式、有电势差与电场强度公式,几个公式一起来,容易搞混,需要学一个,掌握一个。

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