电场(electric field)和电位(electric potential)的区别

当两个带电粒子彼此靠近时形成电流。根据存在的电荷,描述电流的流动。...

当两个带电粒子彼此靠近时形成电流。根据存在的电荷,描述电流的流动。

电流可以用各种测量方法和单位来测量。这些单位和测量值的定义和公式化有助于确定电流值。其中两个是电场和电势。

电场(electric field) vs. 电位(electric potential)

电场和电势的区别在于电场是电荷施加在周围物体上的力,而电势是电场的量度。

电场(electric field)和电位(electric potential)的区别

电场是带电粒子施加的力的量度。每个带电粒子都有自己的电场,并且随着粒子与测力点之间距离的增加,电场减小。

另一方面,电势是粒子电场的量度。电位也随着距离的增加而降低。测量单位是伏特。

比较参数 电场 电位
定义 每次充电的力的大小 每次充电的能量
震级 矢量量 标量
单位 牛顿每库仑 伏特
测量 带电粒子施加在周围物体上的力的量度 电场的量度
连续性 不一定是连续的,但决不是无限的 总是连续的
与距离的关系 随着距离的增加而减小 随着距离平方的增加而减小

电场与电势对照表

什么是电场?

电场是带电粒子对周围环境施加的力。它随着距离的增加而减小。这是因为点离带电粒子越远,施加的力就越小。施加的力可以是正的,也可以是负的,这取决于粒子的电荷。

电场的计算公式通常是,

E=F/q或E=Kq/r^2

哪里,

  1. E=电场
  2. F=施加的力
  3. Q=粒子电荷
  4. r=装药距离
  5. K=常数

从这个公式中,我们得到电场的单位是牛顿每库仑(N/C),电场的国际单位是伏特每米(V/m)。根据单位,我们也可以把电场定义为单位电荷所受的力。

电场也被描述为每一个带电粒子周围的物理场或面积,用来测量被施加力的面积。带电粒子对附近的其他带电粒子施加排斥力或吸引力。

这是矢量。

什么是电势?

电势是电荷从一点移动到另一点时产生的电场的量度。它也被描述为当粒子的加速度为零时,将单位电荷从无穷远处移动到电场上某一点所做的能量或功。

电势的公式是,

V=W/Q或V=Kq/r

哪里,

  1. V=电势
  2. W=完成的工作
  3. Q、 Q=充电
  4. r=距离
  5. K=常数

从这个公式中,我们可以得出电势的单位是焦耳每库仑(J/C),但国际单位制的电势是伏特(V)。从单位来看,我们可以把电势定义为每单位电荷所做的能量或功。

电势的公式随着带电粒子和固体形状的变化而变化,而固体的形状就是电势的测定对象。

这是一个标量。

电场(electric field)和电位(electric potential)的区别

  1. 电场和电势的主要区别在于定义。电场是每个带电粒子所受的力,而电势是每个带电粒子所做的能量或功。
  2. 由于电场取决于所施加的力的方向,所以它是一个矢量。但电势不是这样的,因为它与带电粒子的方向或力无关,仍然是一个标量。
  3. 计算这两个测量值的公式是不同的,因此两者的国际单位制也是不同的。电场的国际单位制是伏特每米或伏/米,而电势的国际单位制是伏特或只是伏。
  4. 如定义所示,电场测量每个带电粒子所受的力。电势测量每个带电粒子的电场或所做的功(或所用的能量)。
  5. 电势总是一个连续函数,而电场不是一个连续函数。它因区域或点对点而异,因为它还取决于施加力的粒子。但价值永远不会趋于无穷大。
  6. 当施加的力随着带电粒子或点与带电粒子之间距离的增加而减小时,电场与距离成反比。另一方面,电势与距离的平方成反比(距离是起点和终点之间的距离)。

结论

电流是每个使用电器的人都知道的术语。这股潮流产生了许多应用,与之相关的术语、理论和公式也越来越多。

每个带电粒子周围都有一个力场,对周围的粒子施加吸引或排斥的力。这个场叫做电场。

电势是在不产生任何加速度的情况下,将单位电荷从无穷远处带到电场上某一点所做的功或所需的能量。也就是说,它也可以看作是单位电荷电场的量度。

电势只测量在没有加速度的情况下所做的功。这不需要电荷的方向,因此是一个标量。而电场则取决于所受力的方向和带电粒子的大小。因此它是一个矢量。

参考文献

  1. https://science.sciencemag.org/content/218/4571/467.abstract
  2. https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1029/2002JA009429

  • 发表于 2021-07-10 05:10
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  • 分类:科学

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