位能 Potential Energy.

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1 位能 Potential Energy

2 W 功造成動能的變化

3 W Ui Ki Uf Kf

4 mgy 有如動能一樣，定為位能 W Ui Uf

5 W Ui Ki Uf Kf

6 如無外力： Ui Ki Uf Kf 機械能守恆

7 如無外力：

8 位能 x

9 位能 Potential Energy

10 在3D空間中

11 對任意兩路徑 若是位能定義要唯一 保守力 保守力才能定義位能！

12 電位能 Electric Potential Energy
靜電力是不是保守力？

13 先考慮一固定電荷Q旁一可運動的小電荷q A,B之間的電位能差： A’ 垂直於 r 的運動不作功 與AB的方向無關

14 靜電力為保守力，可以定義電位能

15 電位能 取

16 若有一個以上的固定電荷Q，電力可以疊加，因此還是保守力。
F2 q

17 若有一個以上的固定電荷Q，電位能可以疊加：
F2 F3 q F1

18 Q2 Q1 Q3 F2 F3 q F1 電位遍佈整個空間 電位只與 q 的位置相關，與 q 的電荷量無關

19 電位 Electric Potential 若已知電場 若已知電荷源

20 Q2 Q1 Q3 F2 q

21 對漩渦狀電場來說： 在靜電學中，漩渦狀電場是不可能的！

22 靜電學的電場形狀: 放射狀

23 Maxwell Equations

24 電位的計算 沿著垂直於電場的方向！

25 電位的計算 沿著平行於電場的方向！

26 均勻電場的電位

27 等位面

28 等位面不能交會 沿等位面方向的電場為零，故電場垂直於等位面 等位面越密，電場越強：

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31 導體的電性 導體內電場為零 導體內電荷為零，電荷移到表面

32 因為導體內電場為零，因此為等電位！

33 因表面為等位面，電場垂直於導體表面！

34 雷電 在一般晴天時的大氣層中，每1m會有大約100V左右的電位差！ 地面的負電荷大約 C/m2，正電荷位於50km高的電離層 空氣因宇宙線會些微游離而導電，約10分鐘電荷即會流失

35 地表會經由閃電現象再次充電

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41 雷雨雲的下層帶負電

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43 雷雨雲接近，在附近地表感應正電，電場過大時即造成空氣游離，放電而發生閃電，將負電荷帶到地面！

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45 0.32 s

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52 電容 Capacitor

53 電容外的電場為零！ 電容為儲存電場的裝置。

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57 儲存於電容中的能量 能量密度只與當地電場有關！ 能量可看成是儲存於電場之中！

58 電場是一個方便的計算工具 電場的引進使得電力可以不再是超距力 電場越來越有個性，本身越來越像就是物理實體 電場可以攜帶能量