Tại sao điện thế chỉ được định nghĩa lên đến một hằng số?

Chỉ hiệu điện thế mới có ý nghĩa vật lý vì chúng tương ứng với công thực hiện; điểm không của điện thế là một vấn đề quy ước, thường được chọn tại vô cực hoặc tại một vật dẫn được nối đất.

Năng lượng tĩnh điện được lưu trữ trong các điện tích hay trong trường?

Cả hai mô tả đều cho cùng một tổng năng lượng, nhưng việc biểu diễn năng lượng dưới dạng tích phân của bình phương trường trên không gian cung cấp một mật độ năng lượng được định nghĩa cục bộ, nhất quán, điều này chứng tỏ là thiết yếu khi trường bức xạ.

Điện thế và Năng lượng điện

Điện thế tĩnh điện là công trên một đơn vị điện tích cần thiết để đưa một điện tích từ một điểm tham chiếu, và nó lưu trữ năng lượng của các cấu hình điện tích.

Tìm chủ đề với PaperMindSắp ra mắtFind papers & topics

Tools & resources

Tải xuống bản trình chiếu

Learn & explore

VideoSắp ra mắt

Definition

Điện thế tại một điểm là năng lượng tiềm năng tĩnh điện trên một đơn vị điện tích của một điện tích thử đặt tại đó, được định nghĩa lên đến một hằng số cộng; trường điện là âm của gradient của nó, và năng lượng của một cấu hình là công cần thiết để tạo ra nó.

Scope

Chủ đề này đề cập đến điện thế tĩnh điện vô hướng, mối quan hệ của nó với trường thông qua gradient, các mặt đẳng thế, điện thế của các khai triển đa cực, và năng lượng được lưu trữ trong các phân bố điện tích và trong chính trường điện. Nó bao gồm cách giải thích công-năng lượng của hiệu điện thế (điện áp) và mật độ năng lượng của trường tĩnh điện.

Core questions

Làm thế nào để có được điện thế từ trường, và trường từ điện thế?
Có bao nhiêu năng lượng được lưu trữ khi tạo ra một phân bố điện tích?
Năng lượng tĩnh điện nằm ở đâu — trong các điện tích hay trong trường?

Key concepts

điện thế vô hướng
hiệu điện thế
điện áp
mặt đẳng thế
gradient
mật độ năng lượng
khai triển đa cực

Key theories

Điện thế như một tích phân đường không phụ thuộc vào đường đi: Vì trường tĩnh điện là trường thế (không xoáy), công thực hiện khi di chuyển một điện tích giữa hai điểm không phụ thuộc vào đường đi và định nghĩa một điện thế vô hướng, với trường bằng âm gradient của nó.
Mật độ năng lượng trường: Năng lượng của một cấu hình có thể được biểu diễn dưới dạng tích phân của bình phương trường trên toàn bộ không gian, hỗ trợ cách giải thích rằng năng lượng được lưu trữ trong trường với một mật độ cục bộ xác định, điều này trở nên thiết yếu khi trường bức xạ.

Clinical relevance

Các khái niệm về điện thế và điện áp là nền tảng cho điện hóa học, sinh lý thần kinh (điện thế màng), điện tâm đồ, và hoạt động của tất cả các hệ thống điện tử và điện lực.

History

Hàm điện thế đã đi vào vật lý thông qua công trình của Poisson và Green vào đầu thế kỷ XIX về lý thuyết điện, dựa trên điện thế của Lagrange trong hấp dẫn. Phát minh pin của Volta đã cung cấp một nguồn thực tế của hiệu điện thế ổn định, và đơn vị volt sau này được đặt theo tên ông để vinh danh.

Key figures

Siméon Denis Poisson
George Green
Alessandro Volta

Seminal works

jackson1998
griffiths2017

Frequently asked questions

Tại sao điện thế chỉ được định nghĩa lên đến một hằng số?: Chỉ hiệu điện thế mới có ý nghĩa vật lý vì chúng tương ứng với công thực hiện; điểm không của điện thế là một vấn đề quy ước, thường được chọn tại vô cực hoặc tại một vật dẫn được nối đất.
Năng lượng tĩnh điện được lưu trữ trong các điện tích hay trong trường?: Cả hai mô tả đều cho cùng một tổng năng lượng, nhưng việc biểu diễn năng lượng dưới dạng tích phân của bình phương trường trên không gian cung cấp một mật độ năng lượng được định nghĩa cục bộ, nhất quán, điều này chứng tỏ là thiết yếu khi trường bức xạ.