元手曾经纳闷儿,为什么库仑力和电压没关系,既然说到重力势能的问题了,那就一块解释一下。
先说电,假设存在电荷量为q的正电荷,静止在一个无限大的,强度均匀为E的电场中。
此时电荷收到的库仑力为 F库=qE ,受力方向与电场方向相同。
那电压是什么呢?其实“电压”的别称是“电势差”,在电场中,两个点如果不在一个等势面上,就会存在电势差。
这两个等势面必然有高低之差,电场的方向也就是电势高的指向电势低的地方。
也就是说,正电荷会从高电势的地方,在电场力的作用下,向电势低的地方移动。
其中电荷的电能释放了多少呢?很简单,看库仑力做了多少正功:W库=F库 x d=q x E x d,其中d电荷运动的距离。
而从电场的角度,忽略固定的电荷,我们得到了电势差的计算方法:Ed,也就是场强和距离。
其中,假设低的等势面,电势为0,那电势高的等势面,电势为Ed,两个面的电压为(Ed-0)=Ed。
如果假设电势高的地方电势为0,那电势低的等势面,电势为-Ed,电压(0-(-Ed))=Ed。
可以看到,库仑力和电压存在同一个指标——电场强度。但常见的设备中,电池或电容的场强保持不变,因此库仑力更容易受电荷影响,而电压则受距离影响。
接下来说重力,我们生活在地球引力形成的重力场中,不论什么东西都收到地球的引力,俗称为重力。
假设一个小球质量为m,它的重力的大小怎么算呢,G=mg,其中m是质量,g是地球的重力加速度。
这个公式和库仑力公式异曲同工—— F库=qE,q是电荷量,代表电荷的特征,E是场强,代表电场的特征。
换句话说,质量m是物体本身的特征,g是重力场的特征。
【先不要说秤的示数的问题,先顺着我的思路走】
待在三楼的小球,重力势能是多少呢?以一楼地面为零势能面,三层楼高度为h,
三楼小球重力势能为 mgh,一楼小球的重力势能为 mg x 0=0,
负三层的小球重力势能是多少呢?mgX(-h)=-mgh
小球从三楼掉到一楼,动能增加多少?
不考虑能量损耗,动能增加的来源是重力势能的减少,也就是mgh-0
小球从三楼掉到负三楼呢? mgh-(-mgh)=2mgh
不论小球掉到哪里,重力的大小和他的高度没有关系,
同样类比回去,不论电荷运动到哪里,库仑力的大小和电荷的位置没有关系。
电荷在电场运动时,电荷量不变。小球在重力下运动时,质量也不会变化。
接下来给元手出一道题:
假设有一个超级大的电容,制造了三层楼高,均匀向上电场,让小球带上正电,库仑力与重力相等。
那么此时,小球的库仑力和重力会平衡,小球保持静止或匀速运动。
让小球从三楼匀速运动到地面,动能是没有变化的,那么这中间能量有什么变化呢?
答案是重力势能变成了电势能,如果你不认可,看看其他人怎么评价你的回复吧。
先说电,假设存在电荷量为q的正电荷,静止在一个无限大的,强度均匀为E的电场中。
此时电荷收到的库仑力为 F库=qE ,受力方向与电场方向相同。
那电压是什么呢?其实“电压”的别称是“电势差”,在电场中,两个点如果不在一个等势面上,就会存在电势差。
这两个等势面必然有高低之差,电场的方向也就是电势高的指向电势低的地方。
也就是说,正电荷会从高电势的地方,在电场力的作用下,向电势低的地方移动。
其中电荷的电能释放了多少呢?很简单,看库仑力做了多少正功:W库=F库 x d=q x E x d,其中d电荷运动的距离。
而从电场的角度,忽略固定的电荷,我们得到了电势差的计算方法:Ed,也就是场强和距离。
其中,假设低的等势面,电势为0,那电势高的等势面,电势为Ed,两个面的电压为(Ed-0)=Ed。
如果假设电势高的地方电势为0,那电势低的等势面,电势为-Ed,电压(0-(-Ed))=Ed。
可以看到,库仑力和电压存在同一个指标——电场强度。但常见的设备中,电池或电容的场强保持不变,因此库仑力更容易受电荷影响,而电压则受距离影响。
接下来说重力,我们生活在地球引力形成的重力场中,不论什么东西都收到地球的引力,俗称为重力。
假设一个小球质量为m,它的重力的大小怎么算呢,G=mg,其中m是质量,g是地球的重力加速度。
这个公式和库仑力公式异曲同工—— F库=qE,q是电荷量,代表电荷的特征,E是场强,代表电场的特征。
换句话说,质量m是物体本身的特征,g是重力场的特征。
【先不要说秤的示数的问题,先顺着我的思路走】
待在三楼的小球,重力势能是多少呢?以一楼地面为零势能面,三层楼高度为h,
三楼小球重力势能为 mgh,一楼小球的重力势能为 mg x 0=0,
负三层的小球重力势能是多少呢?mgX(-h)=-mgh
小球从三楼掉到一楼,动能增加多少?
不考虑能量损耗,动能增加的来源是重力势能的减少,也就是mgh-0
小球从三楼掉到负三楼呢? mgh-(-mgh)=2mgh
不论小球掉到哪里,重力的大小和他的高度没有关系,
同样类比回去,不论电荷运动到哪里,库仑力的大小和电荷的位置没有关系。
电荷在电场运动时,电荷量不变。小球在重力下运动时,质量也不会变化。
接下来给元手出一道题:
假设有一个超级大的电容,制造了三层楼高,均匀向上电场,让小球带上正电,库仑力与重力相等。
那么此时,小球的库仑力和重力会平衡,小球保持静止或匀速运动。
让小球从三楼匀速运动到地面,动能是没有变化的,那么这中间能量有什么变化呢?
答案是重力势能变成了电势能,如果你不认可,看看其他人怎么评价你的回复吧。












