位能与机械能

電位ElectricPotentialfirrWFdsK位能與機械能WfirrUWFds0UKUiUfKfKi21WWsdFWW0210sdF保守力若是位能的定義要有意義，定義必須唯一！對任意兩路徑對保守力才能定義位能！電位能ElectricPotentialEnergy靜電力是不是保守力？sdFWEBArrQqFEˆ2BArrdrrQq2041垂直於r的運動不作功ABrrQq1140先考慮一固定電荷Q旁一可運動的小電荷q與A,B所在的方向無關！A’A,B之間的電位能差：dr01140AAErrQqsdF靜電力為保守力，可以定義電位能ABrrQq1140sdFWEBA如果起點與終點是同一個：0sdFE沿著任一封閉曲線：0sdFEQ1Q2Q3qF2若有一個以上的固定電荷Q，電力可以疊加，因此還是保守力。任何靜電力都是保守力！0sdFEqEF0sdEQ1Q2Q3qF2將這保守力的條件改寫成電場性質的方程式：“靜電力是保守力”的第一個結果：0sdE若電場線是漩渦狀，那取一條沿著該漩渦的路徑：sdEsdE漩渦在靜電學中，漩渦狀電場是不可能的！對電場線的形狀有強大的限制sdE這個積分會挑選出漩渦狀的場線！0sdE0漩渦E一直為正一直是同向與漩渦漩渦sdEsdE靜電學的電場線形狀:0qAdE這兩個方程式規定了靜電場線必定是放射狀！0sdE這個面積分會挑選出放射狀的場線！這個線積分會挑選出漩渦狀的場線！0qAdE0AdBdtdsdEBdtdisdBEP000MaxwellEquations這兩個方程式就是馬克思威爾方程式的一部分。另外兩個也是由一樣的積分對磁場所寫成！BAEABsdFUUUABrrQq1140電位能是可以定義的rQqU041取A趨近無限遠，且設無限遠位能為零0)(ArU“靜電力是保守力”的第二個結果：BA庫侖電位能若有一個以上的固定電荷Q，電位能可以疊加：iiirqQU041Q1Q2Q3qF2F1F3iiirqQU041Q1Q2Q3qF2F1F3VqqrQiii041iiirQV041qEFiiiirrQEˆ4120qFE電位遍佈整個空間電位只與q的位置相關，與q的電荷量無關qUV電位能到電位qUV電位ElectricPotentialsdFUEsdEViiirQV041若已知電場若已知電荷源sdEV0V電位的計算沿著垂直於電場的方向！等位面sdEVdxxEVx)(電位的計算沿著平行於電場的方向：EdV均勻電場時均勻電場的電位EdVsdEVd是沿電場方向的位移。等位面等位面不能交會沿等位面方向的電場為零，故電場垂直於等位面等位面越密，電場越強：sEsdEViiirQV041導體的電性導體內電場為零導體內電荷為零，電荷移到表面因為導體內電場為零，因此為等電位！因表面為等位面，電場垂直於導體表面！雷電在一般晴天時的大氣層中，每1m會有大約100V左右的電位差！地面的負電荷大約-10-9C/m2，正電荷位於50km高的電離層空氣因宇宙線會些微游離而導電，約10分鐘電荷即會流失地表會經由閃電現象再次充電雷雨雲的下層帶負電雷雨雲接近，在附近地表感應正電，電場過大時即造成空氣游離，放電而發生閃電，將負電荷帶到地面！0.32s電容CapacitorEdV00AQEdACCVq0電容為儲存電場的裝置。電容外的電場為零！qCVCqdqCqdqVU022212202021)()(21EAdEddA2021EAdUu能量密度只與當地電場有關！儲存於電容中的能量能量可看成是儲存於電場之中！電場越來越有個性，本身越來越像就是物理實體電場是一個方便的計算工具電場的引進使得電力可以不再是超距力電場可以攜帶能量