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当前位置:第五节 电势差 电势
作者：未知来源：中央电教馆时间：2006/4/5 10:03:01阅读：nyq
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电场力做功的特点
跟物体在重力场中移动过程中重力做功一样，电荷在电场中移动时电场力做功．电荷在静电场中从一点移到另一点时，电场力的功的值只跟始末两点的位置有关，而和所经过的路径的形状完全无关．如果电荷在静电场中的某点出发沿任意闭合路径又回到原出发点(即始末两点，在同一位置)，电场力所做的功等于零．具备这种特点的力和场称为保守力和保守场．静电场力和重力都是保守力，静电场和重力场是保守场．
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电势差和电势是从能的角度描述电场的物理量
一个点电荷在电场中的两点间移动时，电场力所做的功与被移动电荷的电量成正比与起点和终点电场的性质有关，但与移动的路径无关．把电场力做的功与电荷电量的比值，叫做这两点间的电势差 
．
电荷在电场中具有的势能叫电势能．电场力对电荷所做的功等于电势能的减少量．一个电量为q的电荷在电场中由A移到B电势能增量的负值等于 
．式中 
叫
A、B两点的电势差，
叫A点、B点的电势．显然A、B的电势能分别是 
、 
．应该注意的是电势和电势能都是相对的，只有在选定了零点以后说电势和电势能才有意义，一般选大地或无穷远的电势为零．电势差是电场中两点电势之差，电势可以看作是电场中某一点与零电势点的电势之差．电势和电势差的单位相同为 
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电势能
电荷 
在静电场中某点 
具有的势能 
， 
， 
是 
点的电势．电势能数值上等于把电荷从该点移到电势零点过程中电场力做的功，或把电荷从电势零点移到该点过程中克服电场力做的功．
电势能与电场力做功的关系为： 
， 
是把电荷从 
点移到 
点时电场力做的功．这说明，电荷在电场中移动时电场力做的功等于电势能增量的负值．即：电场力做正(负)功，电势能减少(增加)，电势能减少(增加)的值等于电场力做的正功(负功的绝对值)．
电荷只受电场力作用，且初速度为零．电荷总是从电势能大处移动到电势能小处．即在电场力作用下，正电荷从电势高处移向电势低处，负电荷从电势低处移向电势高处．电荷在电场力作用下运动所减少的电势能转变为其他形式能．
电场是一种物质，电场具有能量．电荷在外电场中具有的电势能，实质是一种电场能．
电势能与电势不同．电势能是电荷与外电场相互作用的势能，电势是描述电场特性的物理量． 
中， 
是外电场在 
点的电势．电势能 
的大小与电荷 
、电势 
两个因素有关．因此，没有电荷 
就谈不到电势能，但有电场就有电势． 
有正负， 
点电势高 
的电势能不一定大，还要看电荷的正负．负电荷在电势高处电势能小，在电势低处电势能大．
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吉尔伯特
一、生平简介
吉尔伯特是(1540～1603)是英国医生、物理学家。1540年5月24日诞生于英格兰科尔切斯特的艾塞克斯的一个中产阶级家庭。
吉尔伯特于1558年考入剑桥圣约翰学院，1569年获医学博士学位。1575年前后在伦敦开业行医。1581年进入皇家医学院工作，历任学院司库、学院领导成员、院长。在英国，甚至在欧洲大陆，吉尔伯特是一个具有很大成就和声誉的医生。1601年应召进宫，任伊丽莎白女王的御医。吉尔伯特起初研究过化学，后来花了二十年左右的时间，进行了关于电和磁的实验。吉尔伯特在伦敦的时候，一直住在圣彼得山上的皇家实验室里，这儿也是科学家们集会的中心。
吉尔伯特于1603年12月10日在英国伦敦去世，终年63岁。
二、科学成就
1、吉尔伯特在物理学中的贡献是开创了电学和磁学的近代研究。1600年他发表了一部巨著《论磁》，系统地总结和阐述了他对磁的研究成果。使他在物理学史上留下了不朽的位置。
2、吉尔伯特对电也作过详细研究。他用琥珀、金刚石、蓝宝石、硫磺、明矾等做样品，作了一系列实验，发现经过摩擦，它们都可以具有吸引轻小物体的性质。他认识到这是一种物质普遍具有的现象，因此根据希腊文琥珀（ηλεκτορν）引入“电的”(electric)一词，并且把象琥珀这样经过摩擦后能吸引轻小物体的物体称做“带电体”。吉尔伯特还发明了第一只验电器。
3、吉尔伯特对近代物理学的重大贡献还在于他提出了质量、力等新概念。在《论磁》中，吉尔伯特说，一个均匀磁石的磁力强度与其质量成正比，这大概是历史上第一次独立于重量而提到质量，通过“磁力”这一特殊的力，吉尔伯特揭示了自然界中某种普遍的相互作用。
三、趣闻轶事
1、吉尔伯特在王宫做实验
吉尔伯特作了一系列科学实验，最有名的就是所谓“小地球”实验。他用一块天然磁石磨制成一个大磁石球，用小铁丝制成小磁针放在磁石球上面，结果发现这根小磁针的全部行为和指南针在地球上的行为十分相似。吉尔伯特把这个大磁石球叫做“小地球”。由此，他提出一个假设：地球是一个巨大的磁石，它的两极位于地理北极和地理南极附近。这个假设后来经德国数学家高斯(1777—1855)从数学上加以论证和完善，至今仍是地磁理论的典型概念。
2、用实验来说话
据说吉尔伯特很善于和别人争论学术问题，常常用实验来说话，把人驳得哑口无言。当时，很多科学家分不清磁作用和电作用。比如意大利科学家波尔塔(1538—1615年)说，跟金刚石摩擦过的铁能指向北方，就象它在磁石上摩擦过一样。吉尔伯特指，这是不可能的。他随即用金刚石和一些铁棒、铁丝当众做了实验，令人信服地证明，当用软木塞托住跟金刚石摩擦过的铁棒使它浮在水面上的时候，根本就不发生波尔塔所讲的效应。