登录

电势

Overview

资料来源: 陈博士体育永,物理系 & 天文学、 科技大学、 普渡大学、 西拉斐特,在

电势,也被称为"电压"措施每单位电荷电势能。电场是标量,是很多的电效应的基础。潜在的能量,像什么是物理意义是电势的差异。例如,电势的空间变化被有关电场作用下,由此引出对电荷的电场力。电势之间电阻中的两个点的差异驱动电流流。

本实验将使用电压表和荧光灯管演示 (更准确地说,在空间中两点之间电势差) 产生的电场荷电球。实验将演示等势面的,垂直于电场的概念。

Principles

位于原点的点电荷 Q (r = 0) 产生潜在的电流:

Equation 1(方程 1)

在距离从收费空间中任何一点 (在起源 r = 0)。方程 1还介绍了由一个均匀带电球体产生的电位 (集中在 r = 0) 与总电荷 Q 在空间的外球面 (图 1)。在这两种情况下,(其中可能是零) 的"参考"点是在无限的距离,从电荷。电势沿径向方向,是电场的方向各不相同。

对于两个点 P1和 P2距离 r1和 r2以原点 (电荷中心),这两个点之间的电位差分别是:

Equation 2(公式 2)

如果点 P2是无穷远 (→∞),这减少了方程 2方程 1。因此,还有两点间的电势差,当且仅当这两点有不同距离的起源 (电荷中心)。中心在原点的球面在这种情况下是"等位面"。请注意在这种情况下,电场 (沿径向方向) 垂直于等势面 (球)。这原来是大致如此: 等势面是垂直于电场方向。

Figure 1

图 1:显示连接到发电机的荷电的球的图示。伏特计用于测量电势在点"A"(距离 r 从球体中心)。

Procedure

1.由于带电球体的电势

  1. 获得范格拉夫发电机,可以把电荷放在一个金属球体。球体中心被定义为对这次试验的起源。
  2. 获取一个电压表。连接 (使用导电电缆) 其"−"终端到地面或参考终端上范德萨格拉夫发电机,或 (如大的导电管) 电气地面很远的地方 (至少几米) 从发电机。其"+"的终端与电压表电压探针,可以到处移动电缆连接起来。示意图连接如图 1所示。
  3. 至少 10 轮流充电领域打开曲柄的发电机。
  4. 与打开的电压表,放置探针尖的电压 (连接到电压表的"+"终端) 以原点约 0.5 米。使用一把尺子来衡量或到距离标示为事先,如果需要。记录电压上电压表读数。走动的提示但保持以原点的距离。观察电压表的读数。
  5. 与电压探针分别放置在约 1 米、 1.5 米,重复上面的步骤。
  6. 获得 (手持) 荧光管。管带到远离中心的带电球体 (图 2a) 约为 0.5 米。首先,东方管,它是沿径向方向领域。观察管 (关灯便于观察相对黑暗中)。所以,它是垂直于径向方向 (图 2b),然后将管旋转 90 度。再次观察管。

Figure 3
图 2: 显示连接到发电机的荷电的球的图表。荧光管用于指示管的两端之间的电位差。情况下 (a) 管面向沿径向方向;和 (b) 管是定向为的垂直于径向方向。

Results

在步骤 1.4-1.5,可以观察电压表给类似读数,如果探针针尖保持在类似距离从原点 (即,等势面上)。然而,电压下降如果探头移动得更远以原点。阅读在 1 米和 1.5 米远的电压将约 1/2 和 1/3 的阅读在 0.5 米,分别。如果电压 V 随逆距离测量绘制了 (1/r),结果一条直线,按预期从方程 1

Application and Summary

电势 (电压) 是无处不在也许最常用数量的电力。它经常是更方便地使用电动电位 (这是一个标量) 比电场 (这是一个向量),即使这两个可以彼此相关。电势差用来驱动和控制电荷运动 (加速/减速/偏转收费),例如在电视屏幕或电子显微镜。电势差 (我们通常称之为电压) 也是什么驱动电流导体中的流动。每当一个测量电压,一个测量电势差两个点 (其中之一是有时一个参考点或地面定义为具有零电位) 之间。

实验的作者承认援助的加里 · 哈德逊的材料制备和 Chuanhsun 李演示视频中的步骤。

Tags
Electric PotentialEnergyCharged ParticleElectric FieldElectric ForceElectrical PhenomenaGreek SymbolScalar QuantitySignMagnitudeChargeSpaceVoltageMeasurementParametersCharged SpherePotential EnergyMassGravitational AccelerationWorkHeightGroundFormula MghJoulesElectric Field EPositively Charged SurfaceReference PointTest Charge qDistance D

跳至...

0:06

Overview

0:54

Principles of Electric Potential

4:01

Electric Potential Around a Charged Sphere

5:21

Applications

6:28

Summary

此集合中的视频:

article

Now Playing

电势

Physics II

104.2K Views

article

电场

Physics II

77.4K Views

article

磁场

Physics II

33.3K Views

article

电荷在磁场中

Physics II

33.6K Views

article

欧姆定律

Physics II

26.2K Views

article

系列和并联电阻

Physics II

33.1K Views

article

电容

Physics II

43.7K Views

article

电感

Physics II

21.5K Views

article

RC/RL/LC 电路

Physics II

142.7K Views

article

半导体

Physics II

29.6K Views

article

光电效应

Physics II

32.6K Views

article

反射和折射

Physics II

35.7K Views

article

干涉和衍射

Physics II

90.8K Views

article

驻波

Physics II

49.7K Views

article

声波和多普勒频移

Physics II

23.4K Views

JoVE Logo

政策

使用条款

隐私

科研

教育

关于 JoVE

版权所属 © 2025 MyJoVE 公司版权所有,本公司不涉及任何医疗业务和医疗服务。