电势のう

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ざい這篇文章ぶんしょう內,むかいりょうあずか标量分別ふんべつようからだあずか斜體しゃたい顯示けんじれい如,位置いちこうりょうどおり常用じょうよう 表示ひょうじ;而其大小だいしょうそくよう らい表示ひょうじ

ざいしずかでんがくうらでんいきおいのうelectric potential energyしょ電場でんじょうてき電荷でんかぶん佈所具有ぐゆうてきいきおいのうあずか電荷でんかぶん佈在系統けいとう內部てきぐみたいゆうせきでんいきおいのうてき單位たんいこげみみでんいきおいのうあずかでんぜい不同ふどうでんぜい定義ていぎためしょ於電じょうてき電荷でんかしょ具有ぐゆうてきでんいきおいのうごと單位たんい電荷でんかでんぜいてき單位たんいふくとく

でんいきおいのうてきすう值不具有ぐゆう絕對ぜったい意義いぎただ具有ぐゆう相對そうたい意義いぎ所以ゆえん必須ひっすさき設定せってい一個電勢能為零的參考系統。とう物理ぶつり系統けいとう內的ごと一個點電荷相距无穷远且其相對靜止不動時,這一物理系統通常可以設定為電勢能等於零的參考系統。[1]:§25-1假設かせつ一個物理系統裏的每一個點電荷,したがえ無窮むきゅうどお处被一外力匀速地遷移到其所在位置,该外りょく做的总機械きかいこうため 則定のりさだ义這系統的けいとうてきでんいきおいのう ため

ざい這過ほどうらところわたる及的機械きかいこう ろん是正ぜせい值或值,みやこゆかり物理ぶつり系統けいとう外的がいてきせいなみ且,匀速遷移せんいてきごと一個點電荷都不會獲得任何動能。

如此計算けいさんでんいきおいのうなみぼつゆう考慮こうりょいた移動いどうてきみち,這是いんため電場でんじょう保守ほしゅじょうでんいきおいのうただ跟初はじめ位置いちあずか終止しゅうし位置いちゆうせき與路よろみち無關むせき

計算けいさんでんいきおいのう[编辑]

ざいいち物理ぶつり系統けいとう內,計算けいさん一個點電荷所具有的電勢能的方法,就是計算けいさんはた這點電荷でんかQしたがえ無窮むきゅうとお位置いち遷移せんいいた其它固定こてい位置いち電荷でんか附近ふきんしょ需要じゅよう做的機械きかいこう。而計算けいさんただ需要じゅよう两个さんすう

  1. 其它電荷でんか所產しょさんせいてきでんぜい
  2. てん電荷でんかQてき電荷でんかりょう

注意ちゅうい:这里てき計算けいさん需要じゅよう知道ともみち其它電荷でんかてき電荷でんかりょう,也不需要じゅよう知道ともみちいちてん電荷でんかQ所產しょさんせいてきでんぜい

もうかそん於點電荷でんか系統けいとう內的でんいきおいのう[编辑]

たんてん電荷でんか系統けいとう[编辑]

ただようゆう單獨たんどくいちてん電荷でんかてき物理ぶつり系統けいとう,其電ぜいのうためれいいんためぼつゆうにんなん其它以產せい電場でんじょうてきげん電荷でんか所以ゆえんしょうてん電荷でんかしたがえ無窮むきゅうとお移動いどういたり最終さいしゅう位置いちそとせい需要じゅようたい它做にんなん機械きかいこう特別とくべつ注意ちゅうい,這點電荷でんかゆう可能かのうかいあずか自己じこ生成せいせいてき電場でんじょう發生はっせい作用さようしか而,ゆかり於在てん電荷でんかてき位置いち,它自己じこ生成せいせいてき電場でんじょうため無窮むきゅうだい所以ゆえんざい計算けいさん系統けいとうてき有限ゆうげんそうでんいきおいのうとき,一般刻意不將這「自身じしんのう納入のうにゅう考量こうりょう範圍はんい內,以簡物理ぶつり模型もけい方便ほうべん計算けいさん

そうてん電荷でんか系統けいとう[编辑]

一個質子受到的另一個質子的電場力和電勢能隨 變化へんかてきしめせ意圖いと

思考しこう兩個りゃんこてん電荷でんかしょ組成そせいてき物理ぶつり系統けいとう假設かせつだいいちてん電荷でんか てき位置いちためすわしるべけいてき原點げんてん のり根據こんきょくら定律ていりつてん電荷でんか ほどこせ位置いちため てきだいてん電荷でんか てき電場でんじょうりょくため

其中, これでん常數じょうすう

ざいうつり动點電荷でんか ときため证匀そくそとせい必须ほどこせ作用さようりょく 於點電荷でんか ,从而与电场りょく达到りょく平衡へいこう所以ゆえん機械きかいこう ため

よし於庫侖力ため保守ほしゅりょく機械きかいこうあずか積分せきぶんみち 無關むせき所以ゆえん選擇せんたく任意にんいいちじょう積分せきぶんみちざい這裡,さい簡單かんたんてきみちためしたがえ無窮むきゅうとお位置いちあさちょ 方向ほうこう遷移せんいいたり 位置いちてき直線ちょくせんみち麼,機械きかいこうため

這機械功無窮むきゅうとお位置いちあずか 位置いちあいだてきせいでんのう差別さべつ

設定せってい のり

現在げんざい假設かせつ兩個りゃんこてん電荷でんかてき位置いち分別ふんべつため のりでんいきおいのうため

其中, 兩個りゃんこてん電荷でんかあいだてき距離きょり

假設かせつ兩個りゃんこてん電荷でんかてき正負せいふせいしょうことのりでんいきおいのうため值,兩個りゃんこてん電荷でんかかい互相吸引きゅういんそくでんいきおいのうためせい值,兩個りゃんこてん電荷でんかかい互相排斥はいせき

さん以上いじょうてん電荷でんかてき系統けいとう[编辑]

たいさんてん電荷でんかてき系統けいとうそとせいはた其每いち單獨たんどくてん電荷でんかいちせっちょいちしたがえ無窮むきゅうとお位置いち遷移せんいいたり最終さいしゅう位置いちしょ需要じゅよう做的機械きかいこう,就是せい系統けいとうてきせいぜいのう。以方程式ほうていしき表示ひょうじ

其中, ためてん電荷でんか ためだいiあずかだいjてん電荷でんかあいだてき距離きょり

按照這方ほう演算えんざんたい於多てん電荷でんかてき系統けいとう,按照順序じゅんじょしたがえだい一個點電荷到最後一個點電荷,各自かくじうつり动到最後さいご對應たいおう位置いちざいだい てん電荷でんか 遷移せんいただかいかん受到したがえだい てん電荷でんかいただい てん電荷でんかてき電場でんじょうりょく,而機械功 いんため抗拒こうきょ這些電場でんじょうりょく而做てき貢獻こうけん

所有しょゆうてん電荷でんか做出てきそう機械きかいこうそくそうでんいきおいのうため[2]

はたまい一個項目重覆多計算一次,しかはた總和そうわじょ ,這公しき也可以表たちため

這樣,以忽りゃくてん電荷でんかてき遷移せんい順序じゅんじょ

注意ちゅういいたじょりょうてん電荷でんか 以外いがい所有しょゆう其它てん電荷でんかさんせいてきでんいきおいざい位置いち ため

所以ゆえん離散りさんてん電荷でんか系統けいとうてきそうでんいきおいのうため

  • 上述じょうじゅつ方程式ほうていしき假設かせつでんかいしつ自由じゆう空間くうかん,其でんようりつため そくでん常數じょうすう假設かせつでんかいしつ自由じゆう空間くうかん,而是でんようりつため てきぼうしゅでんかいしつのり必需ひつじゅはた方程式ほうていしき內的 さらかわため

もうかそん連續れんぞく電荷でんかぶん佈的のうりょう[编辑]

たい連續れんぞく電荷でんかぶん佈,前面ぜんめんてきでんいきおいのう方程式ほうていしきへんため[2]

其中, ざいみなもと位置いち てき電荷でんか密度みつど 積分せきぶん體積たいせき

應用おうようこう定律ていりつ

 ;

其中, 電場でんじょう

でんいきおいのうため

應用おうようたび定理ていり以得いた

其中, つつみじゅう積分せきぶん體積たいせき てき閉曲めん

とう積分せきぶん體積たいせき 趨向すうこう於無げん大時おおとき,閉曲めん てき面積めんせき趨向すうこう於以へんりつ 遞增ていぞう,而電じょうでんぜい分別ふんべつ趨向すうこう於以へんりつ 遞減ていげん所以ゆえん上述じょうじゅつ方程式ほうていしき左手ひだりてだい一個面積分項目趨向於零,でんいきおいのうへんため

電場でんじょうあずかでんぜいてき微分びぶん關係かんけいため

はた方程式ほうていしき代入だいにゅうでんいきおいのうへんため

所以ゆえんでんいきおいのう密度みつど ため

自身じしんのうあずか交互こうご作用さようのう[编辑]

前面ぜんめん分別ふんべつ導出どうしゅつ兩個りゃんこでんいきおいのう方程式ほうていしき

注意ちゅういいただい一個方程式計算得到的電勢能,是正ぜせい值,也可以是值;ただししたがえだい一個方程式推導出來的第二個方程式,其計算けいさんいたてきでんいきおいのうそく必定ひつじょう是正ぜせい值。ため甚麼いんもかい發生はっせい這不一致いっち問題もんだい原因げんいんだい一個方程式只囊括了電荷與電荷之間的交互作用能;而第二個方程式在推導過程中,避免はた電荷でんかてき自身じしんのう包括ほうかつざい內。ざい推導だいいち方程式ほうていしきざい位置いち まとでんいきおい乃是,じょりょう 以外いがい所有しょゆう其它電荷でんか共同きょうどう貢獻こうけんてきでんぜい;而在推導だい方程式ほうていしきでんいきおい乃是所有しょゆう電荷でんか共同きょうどう貢獻こうけんてきでんぜい

舉一個雙點電荷案例,假設かせつ電荷でんか てき位置いち分別ふんべつため のりざい任意にんい位置いち てき電場でんじょうため[2]

其電ぜいのう密度みつどため

很明あらわ,這方程式ほうていしき右手みぎててきぜん兩個りゃんこ項目こうもく分別ふんべつため電荷でんか てき自身じしんのう密度みつど 最後さいご一個項目是否為交互作用能密度?ためりょう回答かいとう這有意思いしてき問題もんだい繼續けいぞく計算けいさん交互こうご作用さようのう密度みつどてき體積たいせき積分せきぶん

應用おうよういちじょうむかいりょう恆等こうとうしき

以得いた

應用おうようたび定理ていり以將這方程式ほうていしき右手みぎてだいいち項目こうもくしたがえ體積たいせき積分せきぶんへんため面積めんせき積分せきぶん

其中, つつみじゅう積分せきぶん體積たいせき てき閉曲めん

假設かせつ 趨向すうこう於無きゅう大空おおぞらあいだのり面積めんせき積分せきぶん趨向すうこう於零。さい應用おうよういちのりせき狄拉かつδでるた函數かんすうてきむかいりょう恆等こうとうしき

以得いた

這就そうてん电荷けい统的でんいきおいのう

參考さんこう文獻ぶんけん[编辑]

  1. ^ Halliday, David; Resnick, Robert; Walker, Jearl. Electric Potential. Fundamentals of Physics 5th. John Wiley & Sons. 1997. ISBN 0-471-10559-7. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 Jackson, John David, Classical Electrodynamic 3rd., USA: John Wiley & Sons, Inc.: pp. 40–43, 1999, ISBN 978-0-471-30932-1