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电位

2018-12-08 05:47admin中国电力时空网
名词解释
电位又称电势,是指单位电荷在静电场中的在某一点所具有的电势能。电势大小取决于电势零点的选取,其数值只具有相对的意义。通常,选取无穷远处为电势零点,这时,其数值等于电荷从该处经过任意路径移动到无穷远处所做的功(人为假定无穷远处的势能为零)与电荷量的比值。电势常用的符号为U或φ,在国际单位制中的单位是伏特(V)。电位是一个标量点函数,当参考点选定后,Va只与a点的位置有关。如参考点选择不同,则两种情况下的Va值相差一个常数。在理论研究时常选取离场源无穷远处一点为参考点。工程实际中则常选取大地为参考点。电位差之值与参考点的选择无关。

简介/电位

电位亦称电势。描述静电场和稳恒电场性质的物理量。用U表示。静电场或稳恒电场中,某点P的电势为从该点到某一参考点P0移动单位正电荷时,电场力对其所作的功,P0位置一经选定,场中各点的电势即有确定值。按定义,参考点P0的电势为零。当电场的场源分布在有限区域中时,常选无限远点为电势参考点。在实用中,也常选大地为电势参考点。在一般情况下,两种选法彼此不等效。单位正电荷受到的电场力等于电场强度E,因此,电场中任一点a的电位Va按E的线积分计算。电势的单位为焦耳/库仑,称为伏特。

是衡量电荷在电路中某点所具有能量的物理量。在数值上,电路中某点的电位,等于正电荷在该点所具有的能量与电荷所带电荷量的比。电位是相对的,电路中某点电位的大小,与参考点(即零电位点)的选择有关,这就和地球上某点的高度,与起点选择有关。电位是电能的强度因素,它的单位是伏特(voltage)。[1]

电位是一个标量点函数,当参考点选定后,Va只与a点的位置有关。如参考点选择不同,则两种情况下的Va值相差一个常数。在理论研究时常选取离场源无穷远处一点为参考点。工程实际中则常选取大地为参考点。电位差之值与参考点的选择无关。

与电荷的关系/电位 电位

在点电荷q所激发的电场中,如周围是真空,且选无穷远点为参考点,则与点电荷(场源)相距r处一点的电位V=q/4πε0r。式中ε0为真空电容率。也可求出其他各种电荷分布情况下电场的电位函数。由E=-▽V,可进一步算出电场强度E。

等势面/电位

可以用电场线来形象地描绘电场中各点场强的分布情况。同样,也可以用等势面形象地描绘电场中各点电势的分布情况,使电势和场强的关系更为明显。下面就来讨论这种描绘方法。

为了描述静电场中各点电势的分布情况,将静电场中电势相等的各点连接成一个面,叫做等势面。

从最简单的点电荷电场开始,来研究等势面的特征。在静止点电荷q的电场中,与这个点电荷相距r处的电势为

电位。由此可见,点电荷电场中的等势面是以点电荷为中心的一系列同心球面。(如下图)

点电荷电场的电场线是由电荷发出或向电荷汇集的一系列径向直线。很明显,这些电场线和等势面(这里是球面)是处处正交的。考虑到在静电场中,关系式

电位总是适用的。

如果单位正电荷沿着某一等势面从点a到点b有一微小的位移dl,因为在等势面上各点电势相等,故ua=ub,即uab=ua-ub=0。

等势面的特征:

(1) 在任何静电场中,沿着等势面移动电荷时,电场力所作的功为零。

(2) 在任何静电场中电场线与等势面是互相正交的。同电场线相仿,也可以对等势面的疏密作一个规定,使它们也能显示出电场的强弱。这个规定是:使电场中任何两个相邻等势面的电势差都相等。

设a、b、c为一电场线和三个邻近的等势面的交点(下图),

电位

那么单位正电荷沿电场线方向移动时,电场力作功各为

电位

式中E1和E2分别为等势面a、b间和b、c间的平均场强。按照等势面的上述画法规定,ua-ub=ub-uc,所以

电位

即场强的强弱与等势面之间的距离成反比,也就是说,等势面愈密(即间距愈小)的区域,场强也愈大。

电势叠加原理/电位 电位(1)点电荷电场中的电势 电位

(2)点电荷系电场中的电势

电位

上述结果称为电势叠加原理:即点电荷系的电场中某点的电势,等于各个点电荷的电场在该点电势之代数和。

如果场源电荷在有限区域内是连续分布的,可将它分成无限个电荷元dq(均为点电荷),将上式的求和改为求积分,就可求得电场中某点P处的电势

电位,式中,q为dq到某一场点P的距离,积分号下的V表示对整个场源电荷分布的区域(例如带电体)求积分。