描述
在静电学里,电势能(Electric potential energy)是处于电场的电荷分布所具有的势能,与电荷分布在系统内部的组态有关。电势能的单位是焦耳。电势能与电势不同。电势定义为处于电场的电荷所具有的电势能每单位电荷。电势的单位是伏特。
电势能的计算公式
电势能:EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}
E=kq1q2/r^2
库仑力的公式是F=kQq/r^2
那么在库仑力的作用下,当电荷移动一个微小的距离dr时所做的微功dW=Fdr
假设现在电荷Q固定,那么当q从与Q的距离为R1的地方运动到R2的地方(R1《R2)时,根据定积分W=∫dW=∫Fdr=∫(kQq/r^2)dr=kQq∫(dr/r^2)= -kQq∫d(1/r)
积分区间为R1到R2
因此有W=-kQq(1/R2 - 1/R1) = kQq/R1 - kQq/R2
如果Q和q同号,显然,电场力做正功,你可以去分析
而kQq/R1 和kQq/R2 这两个参数反应的就是电荷q在Q的电场内所具有的电势能,反过来也可以说是Q在q的电场内具有的电势能。
电势能变化量
(1)电场力做的功与电势能变化量
起点和终点状态静止的点电荷,电场力做功与电势能变化量的关系:
电势能的变化量也可以表示为Ep=Epb-Epa,因此有Wab=-Ep 。
(2)动能变化量与电势能变化量
根据能量守恒定律还可以得到,一般情况下,无外力做功的运动电荷,动能变化量与电势能变化量的关系:
如果是外力使电势能增加,那么其他形式的能转化为电势能,外力做正功,电场力做负功,电势能增加;
如果是电场力使物体运动,那么电势能转化为动能,电场力做正功,物体动能增加,电势能减小;
如果是物体运动使电势能增加,那么动能转化为电势能,物体动能减少,电场力做负功,电势能增加。
静电场中的势能。一点电荷在静电场中某两点(如A点和B点)的电势能之差等于它从A点移动到另B点时,静电力所作的功。 故WAB=qEd (E为该点的电场强度,d为沿电场线的距离) ,电势能是电荷和电场所共有的,具有统一性。
电势能反映电场和处于其中的电荷共同具有的能量。
电势能可以由电场力做功