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大学物理:等势面的重要性及应用

时间:2023-10-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:把电场中电势相等的点连起来所形成的一系列曲面,称为等势面。图6—12点电荷的等势面电荷沿等势面移动,电场力是不做功的,这是等势面的一个性质。等势面处处与电场线正交,这是等势面的另一个性质。因为dl是处于等势面上的任意微小位移,所以E必定与该处的等势面相互垂直。图6—13位移dl与电场强度E之间的关系等势面在实际工作中具有重要意义。所以,在实际工作中往往需要由等势面的分布得知各点的电场强度的大小和方向。

大学物理:等势面的重要性及应用

电场电势相等的点连起来所形成的一系列曲面,称为等势面。例如,在点电荷产生的电场中,等势面是以点电荷为中心的一系列同心球面,如图6—12中虚线所示。

图6—12 点电荷的等势面

电荷沿等势面移动,电场力是不做功的,这是等势面的一个性质。如果试探电荷q0在电场中移动位移dl,对应于此位移的电势增量为dU,则电场力做的功为

dA=-q0dU

如果位移dl沿等势面,那么dU=0,所以,电场力做的功也必定为零。

等势面处处与电场线正交,这是等势面的另一个性质。当试探电荷q0电场强度为E的电场中沿等势面作位移dl,电场力做的功还可以表示为(www.xing528.com)

式中,θ是位移dl与该处电场强度E之间的夹角,如图6—13所示。

由于电荷沿等势面移动电场力不做功,dA=0,必定有cosθ=0,,即dl与E相互垂直。因为dl是处于等势面上的任意微小位移,所以E必定与该处的等势面相互垂直。

图6—13 位移dl与电场强度E之间的关系

等势面在实际工作中具有重要意义。这是因为电势比电场强度容易计算,即使在没有计算出电场中各点电势的情况下,也可以用实验方法精确地描绘出等势面。所以,在实际工作中往往需要由等势面的分布得知各点的电场强度的大小和方向。

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