静电场电势问题
(1)定义及定义式
定义:电场中某点的电荷的电势能跟它的电量比值,叫做这一点的电势。
定义式:φ=Eᴘ/q。
(2)电势的单位:伏(V),1V=1J/C。
(3)标矢量:电势是标量,电势有正负之分,正负表示大小,满足标量叠加原理。
(4)物理意义:电势是反映电场能的性质的物理量。
(5)静电场的标势称为电势,或称为静电势,又称为"电位"。
(6)电势反映的是电场自身的特征,与试探电荷无关。电势降落最快的方向就是场强的方向,相当于重力场中的高度。
(7)电势的具体值与零电势的选取有关,电势差与零电势的选取无关,电势比高低,零电势的选取是重要的,又是任意的(一般选取大地或无穷远处为零电势点)。
(8)离场源正电荷越近,电势越高;离场源负电荷越近,电势越低。
(9)顺着电场线方向,电势逐渐减小;逆着电场线方向,电势逐渐增加。
电势的计算:
1.根据定义:φ=Eᴘ/q(计算要代入符号)
2.点电荷电势公式:φ=kQ/r(Q有正负之分,取无穷远为零电势点)
3.转化为用电压求解:φₐ=Uₐ₀(φ₀=0),φₐ=Uₐ₀=Ed(d为沿电场方向的距离,条件为匀强电场)
例:根据电磁学有关知识,在某一空间放一电荷量为Q的点电荷,设无穷远处电势为零,则距离点电荷为r的某点的电势公式为φ=kQ/r,其中k为静电力常量.如图甲所示,
在圆心处有一电荷量为+Q的点电荷,其等势面上a、b、c三点所在的圆半径分别为ra、rb和rc.试用题中公式证明:r越大,点电荷的等势面越稀,即rc-rb>rb-ra.
如图乙中虚线所示,
是电荷量分别为+Q和-Q的等势面,试用题中公式证明:中垂线上任意一点P的电势为零.
若将两个点电荷构成如图丙所示的电偶极子模型(指电荷量为q、相距为l的一对正负点电荷组成的电结构),点电荷q₀沿以电偶极子为中心、半径为R的半圆弧从A移动到B,试求q₀受到的电场力所做的功为多大.
例:下列与试探电荷无关的物理量是( AD )
A.电势
B.电场力
C.电势能
D.电场强度
例:如图所示,A、B为带等量异种电荷的小球,将两个不带电的导体棒C、D放在两球之间,用导线将C棒右端点x和D棒左端点y连接起来的瞬间,导线中电流的方向是(A)
A.x→y
B.y→x
C.无电流流过
D.不能确定
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