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电场能量_图文_百度文库

作者:cp彩票更新时间:2020-07-27 00:09点击次数:字号:T|T

  电场能量_其它_职业教育_教育专区。作业:P 物理学 第五版 103~ 29,32,33,35 15-4 电荷系的静电能 一、能量守恒与转化 能量主要形式:机械能、热能、化学能、 电磁能、原子能。 能量守恒与转化:能量在不同

  作业:P 物理学 第五版 103~ 29,32,33,35 15-4 电荷系的静电能 一、能量守恒与转化 能量主要形式:机械能、热能、化学能、 电磁能、原子能。 能量守恒与转化:能量在不同形式之间可 以相互转化,但总量保持不变。 认识一种特定能量从它与其他形式的能量 转化入手 电磁能: 从电磁场对带电体系做功来认识电磁能。 1 物理学 第五版 15-4 电荷系的静电能 二、带电系统的静电能 1.点电荷之间的相互作用能 移动带电体中的电荷, 电荷之间的静电 力作一定的功,说明带电系统具有能量 静电场力作功dA,从而带电系统的静 电能减少dA。 静电能本身的数值是相对的。要谈 一个带电体所包含的全部静电能有多少, 必须说明相对于何种状态而言。 2 物理学 第五版 15-4 电荷系的静电能 设想带电体系中的点电荷最初都分散在 彼此相距很远(无限远)的位置上。通常规 定,处于这种状态下的静电能为0。 现有的带电体系的静电能等于把各部分从 无限分散的状态聚集成现有带电体系时抵抗 静电力所做的全部功。 (1)两个点电荷的情形 3 物理学 第五版 15-4 电荷系的静电能 假设q1和q2原来相距为 无限远,静电能为零。 A q1 r B q2 先把q1移到A点,在这过程中,因q2与A 点相距仍为无限远,外力所作的功为零。 把q1移到A点固定下来后,再把q2从无限 远处移到B点,外力要反抗电场力作功: A2 q2 V2 V q2q1 4 0r V2是q1在B点处激发的电势 4 物理学 第五版 15-4 电荷系的静电能 体系的静电能是由外力克服不同电荷间 相互作用力作功产生的,称为相互作用能 (互能) A2 q1q2 4 0r A q1 r q2 B 如先把q2迁到B点,再把q1迁移到A点, 同样可得 A1 q1 V1 V q2q1 4 0r A1 q1q2 4 0r 5 物理学 第五版 15-4 电荷系的静电能 电荷系统的形成过程中,外力所作的 功和迁移电荷的先后次序无关。 改写相互作用能式为 A q1 r q2 B W 1 2 q1 q2 4 0r 1 2 q2 q1 4 0r 1 2 q1V1 1 2 q2V2 式中同号电荷能量为正,外力作正功; 异号电荷,能量为负值,外力作负功, 电场力作正功。 6 物理学 第五版 15-4 电荷系的静电能 (2)三个点电荷的情形 将三个点电荷q1、q2、q3从无限远处移到 所在位置上,彼此间的距离r12、r23、r13。 迁移各点电荷时外力反抗电场力所作的 功分别为 C A1 0 A2 q2 q1 4 0r12 q3 r13 r23 A r12 q1 A3 q3 q1 4 0r13 q2 4 0r23 B q2 7 物理学 第五版 15-4 电荷系的静电能 点电荷系统所具有的相互作用能量应等于 建立这个电荷系统时外力反抗电场力所作的总 功,即 A q2 q1 4 0r12 q3 q1 4 0r13 q2 4 0r23 1 2 q1 q2 4 0 r12 q3 4 0 r13 q2 q1 4 0 r12 q3 4 0 r23 q3 q1 4 0 r13 q2 4 0 r23 1 2 q1V1 1 2 q2V2 1 2 q3V3 1 2 3 i1 qiVi C q3 r13 r23 A r12 q1 B q2 8 物理学 第五版 15-4 电荷系的静电能 W 1 2 3 i1 qiVi Vi表示除点电荷i以外的所有其余点 电荷在qi所在位置激发的电势。 (3)点电荷系的一般情况 对n个点电荷组成的系统,系统所具 有的相互作用能量(电势能)可写成: W 1 2 n i1 qiVi 9 物理学 第五版 15-4 电荷系的静电能 2. 电荷连续分布的带电体的能量 设想连续带电体是由无限多点电荷构成 它们的静电能为 W 1 2 qiVi 当qi 0时,求和变成积分 W 1 2 q Vdq 把一个带电体上的各部分电荷从无限分散 的状态聚集起来时,外力克服电场力所做 的功等于带电体的自能 10 物理学 第五版 15-4 电荷系的静电能 W 1 2 q Vdq V表示带电体上所有电荷在dq所在位置处 产生的电势,q积分范围遍及所有存在电荷的 地方。 相互作用能:把每一个带电体看作一 个不可分割的整体,将各带电体从无限远 移到现在位置所作的功; 自能:把每一个带电体上的各部分电 荷从无限分散的状态聚集起来时所做的功 11 物理学 第五版 15-4 电荷系的静电能 3 电荷在外电场中的静电势能 在有的实际场合里,往往需要把带电体 系中的某个电荷或电荷组(如偶极子)分 离出来,把它们作为试探电荷看待。带 电体系的其余部分产生的电场,对试探 电荷来说是“外电场”。 EPA q0VA EPA EPB q0 (VA VB ) q0U AB 12 物理学 第五版 15-4 电荷系的静电能 例 求电偶极子 p ql在均匀外电场 E 中 的电势能 解: 电偶极子中正、负电 荷的静电势能分别是 EP qV EP qV EWP EWP EWP q(VU PV )U P q P E c P qlE cos pE cos W pE 13 物理学 第五版 EP P E 15-4 电荷系的静电能 M

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