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静电场的环路定理与电势 ​

静电场的环路定理 ​

引理 ​

Aab=∫abdA=∫abE⋅dl=∫abE⋅dl⋅cos⁡θ

环路定理 ​

∮E⋅dl=0

表述为:在静电场电场强度的环流等于零。

与 高斯定理 一样,也是表述静电场性质的一个重要定理,可以用环路定理检验一个电场是否是静电场。

静电势能 ​

静电力做的功:

Aab=∫abF⋅dl=Wa−Wb=−ΔW

对于试验电荷 q,在电场中移动的过程中,电场力做的功为

Aab=∫abF⋅dl=q∫abE⋅dl=q∫abE⋅dl⋅cos⁡θ

将电荷移到电势零点电场力做的功称为电荷在电场中的势能,即

ΔW=Wa−Wb=q∫abE⋅dl⋅cos⁡θ=q∫abE⋅dl=qΔU

电势能单位为焦耳,符号为 J。

电势与电势差 ​

φ=Wq=∫a电势零点E⋅dl

在理论计算中通常选取无穷远为电势零点,即

φ=∫P∞E⋅dl(φ∞=0)

电势差,也称电压,是指两点之间的电势差,即

Uab=φa−φb=∫abE⋅dl

静电力做的功可以表示为

Aab=qUab

电势能的计算 ​

积分 ​

φ=∫P∞E⋅dl=−∫∞PE⋅dl

点电荷 ​

φ=14πε0qr

叠加法 ​

φ=∑i=1nφi=∑i=1n14πε0qiriφ=∫dφ

等势面 ​

等势面上的法向量与电场强度的方向相同,即

E⋅dl=0

大学物理AII 学习笔记