场的另一表现是静电场场强的环流恒等于零。
即:
为什么呢 请看下面推导,电场力沿闭路做功为零
这个定理就是安培环路定理。
上述讲解中我们知道静电场是保守场,静电场力是保守力,保守力、保守场又有什么特点呢?想想看,保守场一个特点是物体在保守场作用下每一
个位置都具有能量,称之为势能!
静电场既然是保守场,处于静电场某点则必存在势能。
静电场中这种势能我们称之为静电势能,简称电势能。
电势能计算公式:W=qU
也就是说,一个电荷在电场中某点的电势能等于它的电量与电场中该点电势的乘积,上式中q为点电荷所带电点,U为点电荷所在位置电势,W为势能。
上式中涉及一个量叫电势,电势如何计算呢?
电场中假设两点a,b,点电荷从a移到b,电势能变化等于电场力作功,即
所以
即电场中任两点间电势差等于场强在这两点间的线积分。
实际中,通常选一参考点,通常选无限远处,令其电势为零,则某点电势
关于电势还有一个简单定义就是等势面,很容易理解,所谓等势面就是指某面上电势均相等,等势面有三个主要性质,你知道么?不知道啊,呵呵,查看教材P191页,简单记如下。
①在静电场中,电场线和等势面处处正交。
②电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。
③等势面密集处场强大,等势面稀疏处场强小。
前面讲一个点电荷放在电场中会受电场力作用,如果我把一个中性的导体也就是对外不显电性的导体放到电场中会产生什么结果呢?我们知道,导体之所以被称为导体是因为内有自由电子的,可以导电,当将一导体放在电场中后,导体中电子为带电体,在电场作用下将发生移动。
结果电荷在导体表面发生凝聚,由于自由电子的移动,会有等量的正电荷出现,这样在导体内部就形成了一个和其所处的电场电场方向相反的附加场,当附加场场强正好等于外电场场强时,我们称静电平衡,此时导体内部场强处处为零,导体为等势体,具有一定的电势。如果导体是孤立导体也就是和其它带电体和导体都相距无限远的话,其所带电量和电势比值就是一个与导体形状、大小等因素有关的量,而与q、U无关,我们称之为电容:
通常导体不是孤立导体,也就是说在其周围常有其它导体或带电体,这时导体的电容受到其他导体的影响,常见的就是薄板电容器,即两块靠得很近的但彼此绝缘的导体薄板所组成电容器,薄板间保持真空或者充满电介质来绝缘,此时电容器电容:
真空介质时:
如果充满电介质:
为相对电容率, 电容率
很明显充满电介质的电容器的电容为真空电容的 倍。
为什么电容器极板间填充电介质后电容会增加呢?
这和电介质在电场下极化有关。
通常电介质分子内部电结构不同,电介质分子分成两类:有极分子、无极分子,有极分子电偶极矩不为零,有电场作用时,电偶极子转动,定向排列,在电介质表面形成束缚电荷,发生极化称为取向极化。
无极分子在外电场作用下,正负电子中心偏移形成电偶极矩形成极化称位移极化。
极化产生的束缚电荷将产生附加电场,该电场将削弱外电场,从而使电介质内场强和外电场相比减弱,电势也相应减弱,从而电容增加。
电容器实质是盛装电量的器件,所以充电后的电容器通常储存一定的电能,该电能为
对于平板电容器而言:
单位体积的能量
对任意电场,整个电场总能量
关于磁场这一章,也就是书上的第六章稳恒电流的磁场这一章,为什么讲磁场而又去介绍稳恒电流的磁场呢?这是因为对于物体的磁性,通常认为它的根源是电流。这也是为什么这一章在介绍磁学的内容前