① 電勢能的基本概念和計算方法
公式
Ep=WAO=q·φA=qUA(Ep表示電勢能,φA表示A點的電勢):
當φA>0時,q>0,則εp>0,q<0,則εp<0;
當φA<0時,q>0,則εp<0,q<0,則εp>0.
Wab=Epa-Epb
② 電勢計算公式是什麼
電勢計算公式φA=Ep/q。
在靜電學里,電勢(electric potential)(又稱為電位)定義為:處於電場中某個位置的單位電荷所具有的電勢能與它所帶的電荷量之比。電勢只有大小,沒有方向,是標量,其數值不具有絕對意義,只具有相對意義。
(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=Ep/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於單位正電荷在那一點所具有的電勢能」。
公式:ε=qφ(其中ε為電勢能,q為電荷量,φ為電勢),即φ=ε/q
簡介:
電荷周圍產生的靜電場的電勢差與電勢的公式與推導: 對於一個正點電荷帶電量為Q,在它的周圍有向外輻射的電場。
任取一條電場線,在上面任取一點A距場源電荷為r,在A點放置一個電荷量為q的點電荷。使它在電場力作用下沿電場線移動一個很小的位移△x.由於這個位移極小,所以認為電場力在這段位移上沒有改變,得φ=KQ(1/r)。
③ 電勢能的計算公式
電勢能:EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)}
E=kq1q2/r^2
庫侖力的公式是F=kQq/r^2
那麼在庫侖力的作用下,當電荷移動一個微小的距離dr時所做的微功dW=Fdr
假設現在電荷Q固定,那麼當q從與Q的距離為R1的地方運動到R2的地方(R1<R2)時,根據定積分
W=∫dW=∫Fdr=∫(kQq/r^2)dr=kQq∫(dr/r^2)= -kQq∫d(1/r)
積分區間為R1到R2
因此有W=-kQq(1/R2 - 1/R1) = kQq/R1 - kQq/R2
如果Q和q同號,顯然,電場力做正功,你可以去分析
而 kQq/R1 和 kQq/R2 這兩個參數反應的就是電荷q在Q的電場內所具有的電勢能,反過來也可以說是Q在q的電場內具有的電勢能。
如果是外力使電勢能增加,那麼其他形式的能轉化為電勢能,外力做正功,電場力做負功,電勢能增加;
如果是電場力使物體運動,那麼電勢能轉化為動能,電場力做正功,物體動能增加,電勢能減小;
如果是物體運動使電勢能增加,那麼動能轉化為電勢能,物體動能減少,電場力做負功,電勢能增加。
靜電場中的勢能。一點電荷在靜電場中某兩點(如A點和B點)的電勢能之差等於它從A點移動到另B點時,靜電力所作的功。 故WAB=qEd (E為該點的電場強度,d為沿電場線的距離) ,電勢能是電荷和電場所共有的,具有統一性。
電勢能反映電場和處於其中的電荷共同具有的能量。
電勢能可以由電場力做功求得,因為 WAB=qUAB=q(ΦA-ΦB)=qΦA-qΦB=EA(初)-EB(末)= -△E,
(Φ為電勢,q為電荷量,U為電勢差,EA(初)、EB(末)為兩個點的電勢能)。
電場力做功跟電勢能變化關系:
WAB>0,△Ep<0,電場力做正功,電勢能減小~轉化成其他形式的能;
WAB<0,△Ep>0,電場力做負功,電勢能增加~其它形式的能轉化成電勢能。
順著電場線,A→B移動,若為正電荷,則WAB>0,則UAB=ΦA-ΦB>0,則Φ↓,則正Ep↓;
若為負電荷,則WAB<0,則UAB=ΦA-ΦB>0,則Φ↓,則負Ep↑。
逆著電場線,B→A移動,若為正電荷,則WBA<0,則UBA=ΦB-ΦA<0,則Φ↑,則正Ep↑;
若為負電荷,則WBA>0,則UBA=ΦB-ΦA<0,則Φ↑,則負Ep↓;
靜電力做的功等於電勢能的減少量。
做功判斷法:無論正負電荷,電場力做正功,電荷的電勢能就一定減小,電場力做負功,電荷的電勢能就一定增加
零勢能處可任意選擇,但在理論研究中,常取無限遠處或大地的電勢能為0.
取無窮遠為電勢零:
①正電荷產生的電場中Φ>0,遠離場源電荷Φ↓:移動正檢驗電荷W>0,Ep↓;
移動負檢驗電荷W<0,Ep↑。
②.負電荷產生的電場中Φ<0,遠離場源電荷Φ↑:移動正檢驗電荷W<0,Ep↑;
移動負檢驗電荷W>0,Ep↓。
④ 電勢能的三個計算方法
電勢能的三個計算方法為:WAB=EpA-EPB;EPA=qφA;EPA=WAB=qUAB。在靜電學里,電勢能是處於電場的電荷分布所具有的勢能,與電荷分布在系統內部的組態有關。電勢能的單位是焦耳。電勢能與電勢不同。電勢定義為處於電場的電荷所具有的電勢能每單位電荷。電勢的單位是伏特。
電勢能的三個計算方法
靜電場中的勢能。一點電荷在靜電場中某兩點(如A點和B點)的電勢能之差等於它從A點移動到另B點時,靜電力所作的功。故WAB=qEd(E為該點的電場強度,d為沿電場線的距離),電勢能是電荷和電場所共有的,具有統一性。
電勢能反映電場和處於其中的電荷共同具有的能量。
⑤ 電勢能公式是什麼 如何推導
電勢能:EA=qφA {EA:帶電體在A點的電勢能(J),q:電量(C),φA:A點的電勢(V)}
E=kq1q2/r^2;庫侖力的公式是F=kQq/r^2
那麼在庫侖力的作用下,當電荷移動一個微小的距離dr時所做的微功dW=Fdr,假設現在電荷Q固定,那麼當q從與Q的距離為R1的地方運動到R2的地方(R1<R2)時,根據定積分W=∫dW=∫Fdr=∫(kQq/r^2)dr=kQq∫(dr/r^2)= -kQq∫d(1/r)
積分區間為R1到R2;因此有W=-kQq(1/R2 - 1/R1) = kQq/R1 - kQq/R2
如果Q和q同號,顯然,電場力做正功,可以去分析;而 kQq/R1 和 kQq/R2 這兩個參數反應的就是電荷q在Q的電場內所具有的電勢能,反過來也可以說是Q在q的電場內具有的電勢能。
取無窮遠為零勢面,根據電勢的定義,電勢的大小等於把單位正電荷移至無窮遠(零勢面)時電場力做的功,單位正電荷受到的電場力F=qE=KQ/r^2
從r處移至無窮遠時電場力做的功的大小即為電勢
V=∫r→∞ KQ/r^2 dr=KQ/r-KQ/∞=KQ/r
電勢能可以根據電場力做功來求,物體電勢能變大,是電場力做負功的過程,做功的數量與電勢能改變的數量在絕對值上是相等的。反之,電場力做正功,電勢能就對應減小。
一般說來,計算電勢的方法有兩種。第一種方法是由電勢的定義式通過場強的線積分來計算;另一種方法是下面馬上就要介紹的電勢疊加原理。對不同的帶電體系,本質上講上述兩種方法都能夠計算出電勢,但是選擇不同的方法計算的難易程度是大不相同的。
1、點電荷電場的電勢:點電荷電場中任意一點的電勢大小,稱作點電荷電勢公式。公式中視q的正負,電勢V可正可負。在正點電荷的電場中,各點電勢均為正值,離電荷越遠的點,電勢越低,與r成反比。在負點電荷的電場中,各點的電勢均為負,離電荷越遠的點,電勢越高,無窮遠處電勢為零。容易看出,在以點電荷為心的任意球面上電勢都是相等的,這些球面都是等勢面。
2、電勢的疊加原理:E表示總電場,E1,E2,…為單個點電荷產生的電場。根據電勢的定義式,並應用場強疊加原理,電場中a點的電勢可表示為上式最後面一個等號右側被求和的每一個積分分別為各個點電荷單獨存時在a點的電勢。即有式中Vai是第i個點電荷單獨存在時在a點產生的電勢。
顯然,如果我們將帶電體系分成若幹部分(不一定是點電荷),上述結論仍然是正確的。即任意一個電荷體系的電場中任意一點的電勢,等於帶電體系各部分單獨存在時在該點產生電勢的代數和。這個結論叫做電勢疊加原理。若一個電荷體系是由點電荷組成的,則每個點電荷的電勢可以按上式進行計算。