CH1靜電學
1-2電場與電力線
1-3電位能與電位
1-1電荷與庫侖定律
靜電力疊加
庫侖定律
電荷
基本電荷e=1.6x10^-19C
電荷守恆
F=kq1q2/r^2
F=F1+F2
距離平方成反比,電量乘積成正比
系統總電量保持不變
電場
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電場的疊加原理
點電荷的電場
正電荷集中於一點所受的靜電力
單位N/C
帶電體在電場的向量和
F1+F2=qE1+qE2
假想的力線用來描述電場
由正電荷出發,終止於負電荷或無限遠處
非封閉曲線,切線方向為該電場方向
導體的電場
E=F/q=kQ/r^2
與點電荷電量Q成正比,距離r平方成反比
靜電平衡
均衡帶電平行版中的電場
導體內部的電場因靜電力互相排斥,直到達平衡而停止移動
導體內部電場為0,導體表面電場必垂直於表面
導體球的電場
球內(r<R):E=0,表面(r=R):E=kQ/R^2,球外(r>R):E=kQ/r^2
電板外側電場相消疊加後電場為電場為零
電板內側電場相同疊加後電場變為兩倍
方向由正電板指向負電板
電位能
Q,q電性相反靜電力為引力
Ue=-kQq/r^2<0
Q,q電性相反靜電力為斥力
Ue=kQq/r^2>0
電位
點電荷的電位
正電荷所具有的電位能
V=Uq,U=Vq
V=J/C稱為伏特
Q為負電荷,電場朝內,各電位皆小於零,電位距離隨r遞增
V=U/q=kQ/r,電位為純量
Q為正電荷,電場朝外,各電位皆大於零,電位距離隨r遞減
等電位
電位相等的點已曲線連接稱為等位線
電力線方向必與等位線方向垂直
電位差
電位方向由高(正電荷)指向低(負電荷)
平行板間的電場與電位差
外力做功W=Fd=qEd
E=V/d單位為伏特/公尺
兩板間的電位差V=WF/q=qEd/q=Ed
導體球的電場與電位
帶電金屬求上任一點電位均相等稱為等位體
帶電量相等的導體求電位相等
整個球體電位都相等時才能達到靜力平衡,電荷才會停止流動
帶電導體球的電位
球內(r<R):V=kQ/R
表面(r=R):VR=kQ/R
球外(r>R):Vr=kQ/r
電位差稱為電壓VAB=VA-VB
電子伏特
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