※ 引述《FireWolfGO (不要想 就是一直走)》之銘言：
: 大家好 我被連續COMBO了
: 想請問一下
: 電位 電位能 跟電場得差別是??
: 如果轉換成類似重力來看的話相對代表意義是什麼??
: 希望可以有一個範例提一次講到三個觀念
: 這樣應該比較好釐清
: 會公式可是不知道使用時機好糟糕 一直揮刀卻砍不到敵人 囧


1.場 Field

(A)你可以把場想為 "超距力" 作用的 "範圍"

即:

重力場 = 重力作用的範圍

電力場 = 電力作用的範圍



(B)如果知道一個場的大小 可以快速算出物體所受的超距力作用大小m

(I)重力場的定義為: 單位質量所受的重力

即:
g=F/m (此時F是重力 單位質量所受的重力即重力場)

所以如果我知道一個地方的重力場是g=10m/s^2

我就能知道一個五公斤的物體 所受的力是50N

(II)電力場的定義為: 單位電荷所受的電力

即:
E=F/q (此時F是電力 單位電荷所受的電力即電場)

所以如果我知道一個地方的電力場是E=10 N/Coul

我就能知道一個 5coul 的電荷所受的電力是50N




2.電位能

(A)電力屬於保守力

(I)保守力可以將其他形式的能量儲存為位能

同樣的 也可以將位能轉換為其他形式的能量

即:
鉛直上拋一物 過程中只有重力作用

在物體向上的過程中 物體的動能下降

但是重力位能上升 所以重力將物體的動能轉換成

重力位能的形式儲存起來

在物體向下的過程中 物體的動能上升

但是重力位能下降 即重力位能轉換為物體的動能

整個過程即為力學能守衡


在一個均勻的平行板電場中 釋放一帶電粒子

那整個過程裡 粒子的速度上升 即動能上升

但是電位能下降 即電荷將電位能轉換為動能

這也是力學能守衡




(II)力學能守衡在只有保守力作功下的情況可成立

所以有非保守力 但是非保守力不作功的情況下

力學能守衡! --->並不是有非保守力就不守衡!!



(III)電位能的公式裡電荷的正負必須要考慮

一個正電荷和負電荷之間構築成的位能

為負值!!--->引力場的位能為負!!

因為我們將無窮遠處(沒有位能處)定義為0

所以當一個正電荷和一個負電荷之間有位能

應當為負值

如果上述說法太抽象 可以從定義下去想像

電位能定義為:

將一個電荷從無窮遠處等速移至另一電荷旁 所需給予的能量

如果將一個負電荷移動到一個正電荷旁邊

所給予的功一定為負值! 因為負電荷會自動被正電荷吸引過去

所以不用作功也可以驅使負電荷移動到正電荷旁邊

正電荷和正電荷之間的位能 也可以用同樣的方式去想像

就可以知道為什麼位能公式要把電荷的正負帶入了!!


而電力的公式裡 電荷的正負號不用考慮

乃因為電力為等大反向(內力) 所以正負號帶入 對於方向的判定上

並沒有實質意義


3.電位

(A)電位的重點在於比較的概念上

我們沒辦法告訴你一個地方的電位是多少

但是卻可以知道兩處的電位相差多少 何處是高電位 何處是低電位

(B) 正電由高電位走向低電位

負電則由低電位走向高電位

也就是說在一個平行板的均勻電場裡

兩電荷的走向是相反的!!

為什麼雷!?

從電位能的公式裡(要考慮正負喔) 可以得知

不論正電或者負電 都是

高電位能走向低電位能

這剛好符合了我們既往的直覺感受

只是常常被公式還有正負號給弄得暈頭轉向

其實不管是正電負電 高電位低電位

物體在自然的情況下 都應從高位能的地方趨向低位能的地方

所以既使正負電的走向不同 但是卻滿足了物理上的基本原則





那我就用一個例子來試試看:


++++++++++++++++++++++++++++
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在一個平行板形成的均勻電場裡(上板為正 下板為負)

可劃出電力線↓ 向下


+++++++++++++++++++++++++
_________________________

↓
↓
↓
_________________________
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電力線的方向為高電位指向低電位

所以負電如果在這均勻電場中釋放

會往上走

而正電往下走

但是他們雖然走向不同 卻都是從高位能走向低位能!!



希望這樣能夠幫助你稍微釐清一些不是很懂的地方

^^







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