静电场中零电势点的确定和电势的计算

在静电场中,零电势点位置的确定,对电势计算的方便与否起着致关重要的作用.下面就4种情况,简述零电势点位置的确定及相应电势的计算公式.1 点电荷电场中各点电势的计算 例1 设一带电量为Q的点电荷,放在相对电容率为εT的无限大均匀电介质中,求空间各点的电势.     

问题解答

为什么在有些情形下规定无穷远处的电势为零,在另一些情形下又规定地面的电势为零?这有没有矛盾?电场的作用能达到很远吗? 电磁场也是一种物质,静电场和静磁场又仅是电磁场的一种特殊形式。这里我们只用静电场的情形来说明电势和电势差。静电场的一个重要的性质是把一个电荷放到这电场中时,电荷便会受到力的作用。一个单位阳电荷在电场中某点所受到的力,便表征该点的电场强度,电场强度的大小和方向与这力的大小和方向相同。举一个最简单的例来说:设想空间中有一个点电荷,它的电量为q,那么在距这电荷r     

关于等电势线的学生分组实验

为了使学生加深对电场、电势等概念的理解,我们开设了等电势线的学生分组实验。我们用似稳场模拟静电场、用毫安计中的电流为零来找等势点的方法,研究平面上的电场的等电势线和电力线的分布情况。这个实验方法简单,对仪器要求不高,实验效果较好。兹介绍如下:     

关于电势零点的选择

关于电势零点的选择郑成君（军械工程学院，石家庄０５０００３）（收稿日期：１９９６—０８—２３）在静电场中，要确定电场中各点的电势值，必须预先选定一个参考位置，并指定这个位置电势为零，这个参考位置，叫电势零点．脱离电势零点孤立地谈及某点的电势大小或电势...     

角度测量装置在模拟法描绘静电场中的应用

针对现有仪器不能直接对静电场进行定量测量的弊端,利用角度测量装置的测量功能实现对静电场分布的直接定量测量。首先,利用单臂测试探针找到等势点后,利用角度测量装置测量出等势点的极坐标(极径和极角);找到几个不同电势的若干等势点后,利用计算机绘制静电场的等势面和电场线。这样做不仅能直接对静电场的分布进行定量测量,极大地提高实验效率和实验精度,而且将计算机技术引入普通物理实验,促进了物理实验的信息化及多学科知识的融合。     

三点式静电场测试笔

针对GVZ-4型导电微晶静电场描绘仪测量精度差和实验效率低的弊端,研制了三点式静电场测试笔.该三点为测试点、动定位点和静定位点.在导电微晶上进行测量时,将动定位点和静定位点放于参考点,测试点测出电势点位置后,这三点构成一个稳定的三角形.在没有形变的情况下,将动、静定位点放于纸上相应的参考点,测试点的位置随之而定,该点就是等势点.利用三点式静电场测试笔进行测量,不仅能提高测量精度和实验效率,而且可以降低实验成本及制造成本低.     

关于零点势的选取

电势是个相对量,先规定电场中某点的电势为零,以该点做为参考点,才能确定其他各点的电势.人教版《物理.选修3-1》上提到:"在物理学的研究中常取离场源电荷无限远处的电势为零,以该点     

静电场电位零点的选择

静电场作为保守场或位场,可以引进电位来描述.定义电位差后,为了确定静电场中任一点的电位,需要选定参考点.从原则上说,参考点的位置及其电位值可以任选,一经选定,静电场各点的电位值就唯一确定了.通常,选取无穷远点或选取地球或同时选取无穷远点和地球两者为电位零点.本文说明这些选择的理由和条件,有无矛盾,是否方便.一、为什么选择U∞=0 不难想像,在几乎一切实际静电场问题中,尽管带电体系的电量不同,分布各异,但电量和分布范围均有限.因此,根据问题所要求的精度,在离带电体系足够远而(在物理上)可称为无穷远点的广大空间是具有零场强和…     

“电势佯谬”浅析

电势是描写静电场能的性质的物理量,电势的量值与电势零点的选择有关。一般来说,在理论计算中常取无限远的电势为零,而在实用中,常常以地球(或接地的金属外壳)的电势为零。这二者是否一致呢?     

电容器一极板为何常常接地

在静电场的教学中，我们经常碰到平行板电容器一极板接地的情境．老师解释时一般只是说“为了让接地极板保持和大地一样的零电势”，学生对此仍然比较困惑．原来，一方面我们能取大地的电势为零，且凡接地的导体电势皆为零，是缘于地球可以看作一个极大的（对通常的带电体来说是无限大的）导体球，     

关于静电场中唯一性定理的证明

静电场中唯一性定理的证明一般都采用反证法,但出发点有所不同.有的利用格林公式,但大多数证明是首先人为构造一个函数,然后作面积分或体积分来证明.本文对唯一性定理的证明虽仍采用反证法,但从计算电势的差值解Φ=Φ′—Φ″所描述的静电场的能量 W_e 出发作推证,给出了较清晰的物理概念和较明确的物理意义,有利于教学.     

如何讲授库仑定律

库仑定律是静电学的基础.静电场的两个重要定理,即高斯定理和静电场的环路定理,都是由库仑定律引申出来的.这两个定理说明静电场是一个有源无旋场.但当我们讲授库仑定律时,需要格外谨慎小心,因为学生们已经在中学接触过它.如果按一般     

浅谈两种常用电势零点选择的兼容性

高校基础物理教学必然涉及电势的零点选择.通常除选无穷远处为电势零点外,实用上还选地球的电势为零.当不考虑地球自身所带的电荷时可将其看作一硕大的中性导体球.如地球周围空间并无电荷分布,空间不存在电场;因而必与无穷远处等势.如取无穷远处为电势零点,地球的电势必也为零.当地球上分布有限电荷时,由于其电容很大,电势改变甚微,仍可在一定近似程度上看作零;即地球和无穷远二者均取作电势零点近似兼容.3.3×10~(-5)C的正电荷分布在地球表面时电势不到0.05V.但是,由于地球本身带有负电荷,使其周围存在指向地面的电场,地球和无穷远处取作电势零点便不再兼容.     

关于轴对称电荷分布的静电势的一种计算方法

一般电动力学书中将定域内的电荷分布在外部产生的标势用下式表示式(1)中无穷级数的通项称为2n极势.多极势的极数愈高,它所包含的张量的秩数愈高,因而计算愈繁,一般只计算到电四极势,这就要求电荷分布区的线度比它到场点的距离小得多,否则,这种近似计算的误差就会相当大.另外,用式(1)只限于计算电荷分布区外部的势,对区内的势则不适用. 本文介绍一种在电荷分布为轴对称的特殊情况下计算电势的方法,它避开了复杂的张量运算,能够计算相当高级数的多极势,并能计算电有分布区内、外两种区间的电势分布.】.计算式的推导 如图1所示,无界真空中电势…     

图像识别在静电场描绘实验中的应用

在静电场描绘实验中,由于实验得到的电势点较多,对实验数据评价较为不便,为此,设计了利用OpenCV的函数获取图中所有电势点的坐标,经过计算即可得到各等势圆半径的测量值,再计算出相对偏差,既可以给出图形的整体评分.     

静电场电位零点的选择

静电场作为保守场或位场，可以引进电位来描述．定义电位差后，为了确定静电场中任一点的电位，需要选择参考点．从原则上说，参考点的位置及其电位值可以任选，一经选定，静电场各点的电位值就唯一确定了．通常，选取无穷远点或选取地球或同时选取无穷远点和地球两者为电位零点．本文说明这些选择的理由和条件，有无矛盾，是否方便．１为什么选择无穷远处电位为零？其条件是什么？ 不难想像，在几乎一切实际静电场问题中，尽管带电体系的电量、分布各异，但电量和分布范围均有限．因此，根据问题所要求的精度，在离带电体系足够远（在物理…     

无限远与大地等电势的条件

要确定静电场中某一点的电势大小,必须首先选定一个电势参考点(电势零点).在一个问题中,一般只选一个参考点.然而,在处理包含接地导体带电系统的问题中,往往同时使用无限远与大地两个参考点,不加证明地将无限远与大地看作等电势.典型的例子是图(一)所表示的两个同心放置的导体球A和B.A球半径为R1,B球壳的内、外半径分别为R2和R3.B球带电为Q,A球接地,求B球的电势. 本题常见的作法是把无限远的电势作为零,同时又承认接地导体的电势也为零,得出内球带电量然而,认为无限远和大地的电势同时为零的理由并不是显而易见的,有必要加以说明. 图(…     

电势零点的选择完全任意吗?

在物理教学中,电势零点是否可以完全任意选取昵？其实,它必须受一定条件的限制,这个条件是：电势零点一旦选定以后,必须使电场中各点的电势都具有确定的值,即：∫Ｐ０ＰＥｄｌ（１）必须收敛．否则,是没有物理意义的,现就几种情况进行讨论如下．１电荷分布在有限范...     

在电磁学课程中引入磁矢势的做法和体会

在普通物理电磁学教学中，从来就重视电势与能量的讨论，一般局限于标势，对磁矢势介绍得很少．而在赵凯华，陈熙谋教授编写的《新概念物理教程》电磁学中，从磁高斯定理的积分形式出发，引入了磁矢势的概念，并且给出了计算磁矢势的一些特殊的例子．然而在课堂教学中要不要引入磁矢势，如何取材，学生能否接受，效果如何等，却是我们必须面对的问题．     

格点法模拟静电场电势分布

利用格点法模拟静电场在二维平面内的电势分布.具体描绘了点-点、点-线、线-线,以及同心圆环的静电场等势线分布情况,并与理论计算结果进行比较。同时还分析了同心圆环产生的电势与同轴圆柱面产生的电势的区别。