能量与电荷之间的关系系

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-02-07 16:31 标签： 能量与电荷之间的关系

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六盘水师专学报 自然科学版 年第 期关于对 电荷系能量的认识 曹 阳 因为电荷之间是按库仑定律互相作用着的 , 所以要把它们分置在指定的地方 , 就 必须作功 这个功应该是某种外力所作的 , 即需要消耗某种外界能源的能量 。 并且 , 这功转化成 了该 电荷系的相 互作用能 不失一般性 , 为简单计 , 我们 以两 点 电荷构成 的系统 為例先讨论两个相距 为 的点 电荷 , 、 叽 所构成 系统的相互作用能 。 为此 , 只须计算外力把 电荷 , 和 分别从无限远 相距无限远时 , 和 叽的相互作 用仂等于零 迁移到指定位置所需的功就行 了 。 由无限远处迁移 电荷 、 的功 , 是和迁移电荷的次序无关的 我们先把 从无限远迁移到指 定位置 , 此時 由于 仍在无限远处 , 所 以迁移 , 的功等于 。 位置一定后 , 我们将 电荷 迁移到指定点 , 这时 , 由于 和 相距不再是无限远 , 因而 要受到 的电场作用 , 这就需要外力克服这个电场 力而作功 。 现在我们来计算一下这个功 、 的 电场强度办瓦 一 岚笋 矛为单位知 所受 电场力为 ‘ 一 叽 瓦 一 武 万 从无限遠移至指定点 , 外力所作的功为一 厂户 芥一 丝厂奥 万凡 。 尸 , 、—气一 一 川 汀 乙卫里 如前所叙 , 即等于 , 和 。 间的相互作用能 互 由 互正可负 。 朢卫鱼 可知 , 当 , 同号时 , 互 当 , 异号时 互 即相互作用能可 另外 , 考虑 电荷系的相互作用能是集中于它们所激发的电场中 , 作为 电荷系的总能可 由 。 ┅ ‘其 中 为能量体密度 , 计算 。 盗 个 电场 空间 切 一 告、矛 万 为电荷系的场强 一 一 、 一 目 , 门 、 ” ”、一因为 恒为正值 , 所以 恒为正值 。 互 是 , 嘚其中一部分 , 但 互 可正可负 , 这是否与 总 恒为正矛盾 下面我们进一步讨论一 下 设 、 所激发的电场的场强分别为瓦 、瓦 , 则这个 电荷系的场强为 , , 。 , , 石盛 杯 万 ￡乙了十 万‘“乙三十 “ 乙‘ ’ 乙 作为鲁 。尽 、 粤 。尽 , 显然分别是 、, 、 、 的 自能体密度 , 、 , 而第三项 。瓦 · 瓦则与 、 、 都有 ‘ 乙 关 , 这正是它们的相互作用能的体密度 互 另外 以不等式 一 艺 。兰 , ·一一可以 得到 即又 自 十 互 一 川 ︸针 一 一 皿盆个 互 一 皿 盆个 自 叭 電 场 空 间 互 刃 , , 电场 空 间 电场 空 间 由此 可知 自 , 十 自 互 即两 个 电荷的 自能之和 恒 为正值 大于 或等 于 它 们的相互作 用 能 因此尽管相互作用能既鈳正 , 也可负 , 但系统 的总 能总是正 的 。 在 电荷的一切可能 的移动 中 电荷的 自能是保持不变的 , 而 系统的总能的改变是等于它们的相互作用的改變量 , 因而 电荷 系既可用总能表示 , 也可用相互作用能来表征 注意 , 这里 指 电荷的’ 自能保持不变是有条件的 。 即一是 点 电荷 , 二是带 电体的形狀和 大小没有 改变 , 三是 电荷系中无导体 对于导体 , 当被 引入 电荷 系 中并相对移动时 , 导体的 自能是会发生变化的 。 举一个例子 , 当没有其它带 電体靠近不带 的导体 时 , 导 体 的 自能等于零 当有带 电体 接近导体 时 , 由于静 电感应 , 导体 表面产生感应 电荷 , 尽管导体 的总 电荷仍为零

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