電位 Electric Potential.

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1 電位 Electric Potential

2 位能與機械能 W Ui Ki Uf Kf

3 若是位能的定義要有意義，定義必須唯一！ 對任意兩路徑 保守力 對保守力才能定義位能！

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

5 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A,B所在的方向無關！

6 如果起點與終點是同一個： 沿著任一封閉曲線： 靜電力為保守力，可以定義電位能

7 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 任何靜電力都是保守力！

8 “靜電力是保守力”的第一個結果： 將這保守力的條件改寫成電場性質的方程式： Q2 Q1 Q3 F2 q

9 對電場線的形狀有強大的限制 若電場線是漩渦狀，那取一條沿著該漩渦的路徑： 這個積分會挑選出漩渦狀的場線！ 在靜電學中，漩渦狀電場是不可能的！

10 靜電學的電場線形狀: 這個面積分會挑選出放射狀的場線！ 這個線積分會挑選出漩渦狀的場線！ 這兩個方程式規定了靜電場線必定是放射狀！

11 這兩個方程式就是馬克思威爾方程式的一部分。
另外兩個也是由一樣的積分對磁場所寫成！ Maxwell Equations

12 “靜電力是保守力”的第二個結果： 電位能是可以定義的 A B 取 A 趨近無限遠，且設無限遠位能為零 庫侖電位能

13 若有一個以上的固定電荷Q，電位能可以疊加：
F2 F3 q F1

14 電位能到電位 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

15 電位 Electric Potential 若已知電場 若已知電荷源

16 電位的計算 沿著垂直於電場的方向！ 等位面

17 電位的計算 沿著平行於電場的方向： 均勻電場時

18 均勻電場的電位 d是沿電場方向的位移。

19 等位面

20 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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23 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

24 因為導體內電場為零，因此為等電位！

25 因表面為等位面，電場垂直於導體表面！

26 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

27 地表會經由閃電現象再次充電

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33 雷雨雲的下層帶負電

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35 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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37 0.32 s

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44 電容 Capacitor

45 電容外的電場為零！ 電容為儲存電場的裝置。

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49 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！

50 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