静电场电势零点选取的任意性和受限性.pdf

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1、教改教法静电场电势零点选取的任意性和受限性郝良焕(琼州学院理工学院海南·三亚572022)中图分类号：G633．7文献标识码：A文章编号：1672—7894(2014)07—0066—02摘要在静电场中，电势零点的选取对电势的计算和表想化造成的。物理上常常用一些理想化模型来处理实际问述非常重要。根据几种电场的电势计算，从电势零点选取的题，比如点电荷，实际上是没有物理意义的点电荷。任何一任意性和受限性两个方面讨论了电势零点选取的物理思个实际的带电体都不可能是点电荷，包括电子本身。那么为想。何可以利用理想化模型来描述实际问题呢?这就与物理学关键词任意性受限性电势零点中的测量有关。

2、一个带电体能否看成点电荷，就要看相对于TheRandomicityandRestrictivenessoftheSelecti0n0f哪一点而言。比如要计算一个带电体在某点处的场强，如果theZeroPotentialPoint／／HaoLianghuau该电荷离与它等距离的所有点的场强的大小没有变化，那AbstractInelectrostaticfield．tlleselectionofthezeropotential么该带电体无论是何形状都可以点电荷。同理，如果是无pointisveryimportantforthecalculationandpresentationo

3、fthe限大或无限长的带电体，也就是说在某个相当大的范围内potentia1．Accordingtothecalculationofthepotentialofseveral的场强是均匀的，那么该带电体就可以认为是无限大或无electricfields．physicalideasoftheselectionof出ezeropotential限长。此时电势零点就不能选在无限远处，而要选择在无限pointarediscussedfromsuchtwoaspectsastherandomicityand大或无限长的带电体附近，计算起来才会比较方便。可见参resⅡ1ctiveness

4、．考点的选取对电势的计算和表述非常重要。下面就电势零Keywordsrandomicity；restrictiveness；zeropotentialpoint点选取作一探讨。2．1有限区域的电荷系统可选无穷远处为电势零点根据静电场的环路定理，表明静电场是保守场。如果静以均匀带电球面激发的电场中电势零点的选取为例：电场是保守力场，那么静电力所做的功必定只与运动电荷已知电荷q均匀分布在半径为R的球面上，求空间各的始末位置有关，而与电荷运动路径无关，从而也就可以引点的电势。入与位置有关的电势或电势能的概念。由于电势是相对的根据高斯定理可求出电场强度的物理量，电势的大小取决于电势零

5、点的选取，只有在确定了分布『l_，电势零点之后，才能确定某一点的电势值。这就提出一个新一El—旦_一r>R的问题——如何选取电势零点。从原则上讲，电势零点和重={4~r6~～力势能的零点选取一样，都是任意的。选择不同的电势零【0r点，电场中某一点的电势就具有不同的值。但是，在实际的上式表示，当r>R时，电场强度E图1解题过程中，电势零点的选取并不是任意的，也是有一定的的大小，取决于这个球面的电荷量q和球心0到点的距限制性的。本文将详细讨论静电场中电势零点选取的任意离。可见，随着距离r的增大，场强E变小，在r一。。时，场强性和限制性，以及针对不同的物理模型，如何选取电势零点。1

6、静电场电势零点的选取从原则上讲是任意的E一0。现在假定任意一点Pn为电势零点，且到点球心的从物理角度而言，静电场和重力势能这些物理量一样，距离为，则球内任一点P的电势为：只跟场中的位置有关，而位置本身又是相对量。所以电势或f_÷÷=fE·df电势能就必然也是相对量。对于它们的大小，必须要选择一‘J0个参考点，它们才有确切的物理意义。也就是说，孤立地讨因为上面的积分与路径无关，我们选择从球心0到点论某点电势的高低是没有意义的。如果选择不同的参考点，P的连线的延长线作为积分路径，故有：某点的电势可能有不同的数值。显然参考点的变化就要影f∞+fRfro_+Vl=fE‘dz=JE1‘

7、df+J·dz响到电势的分布，但是静电场的分布取决于带电体的形状，rr即电荷的空间分布。一旦电荷分布确定，那么静电场的分布也就唯一确定了。所以选取不同的电势零点决不会改变客=_』Rro=(一号)r<-R观电场的分布，即电势曲线的形状及曲线上各点的斜率等，这就是说电势零点的选取是具有任意．J生的。球外任一点的P电势为2静电场电势零点选取的受限性rr=』r叶，，[do，上面讨论了电势零点选取原则上讲是任意的，但对于有些带电体来说，例如无限大均匀带电圆柱面，无限长均匀=4f一_I1r>R带电导体等情况，理论中