什么是電勢(shì)電勢(shì)的物理原理
某點(diǎn)電荷的電勢(shì)能跟它所帶的電荷量與正負(fù)有關(guān)，那么你對(duì)電勢(shì)解多少呢?以下是由學(xué)習(xí)啦小編整理關(guān)于什么是電勢(shì)的內(nèi)容，希望大家喜歡!
電勢(shì)的簡(jiǎn)介
靜電場(chǎng)的標(biāo)勢(shì)稱為電勢(shì)，或稱為靜電勢(shì)。在電場(chǎng)中，某點(diǎn)電荷的電勢(shì)能跟它所帶的電荷量(與正負(fù)有關(guān)，計(jì)算時(shí)將電勢(shì)能和電荷的正負(fù)都帶入即可判斷該點(diǎn)電勢(shì)大小及正負(fù))之比，叫做這點(diǎn)的電勢(shì)(也可稱電位)，通常用φ來(lái)表示。電勢(shì)是從能量角度上描述電場(chǎng)的物理量。(電場(chǎng)強(qiáng)度則是從力的角度描述電場(chǎng))。電勢(shì)差能在閉合電路中產(chǎn)生電流(當(dāng)電勢(shì)差相當(dāng)大時(shí)，空氣等絕緣體也會(huì)變?yōu)閷?dǎo)體)。電勢(shì)也被稱為電位。
電勢(shì)的物理原理
(1) 帶電量q的電荷由電場(chǎng)中某點(diǎn)A移到參考點(diǎn)O(即零勢(shì)能點(diǎn)，一般取無(wú)限遠(yuǎn)處或者大地為這個(gè)零勢(shì)能點(diǎn))，電場(chǎng)力做功WAO(將這個(gè)電荷從A點(diǎn)移至零勢(shì)能點(diǎn)電場(chǎng)力做的功)跟這個(gè)電荷的電量q比值叫(AO兩點(diǎn)電勢(shì)差)A點(diǎn)電勢(shì)，
電勢(shì)也是只有大小，沒(méi)有方向，也是標(biāo)量。和地勢(shì)一樣，電勢(shì)也具有相對(duì)意義，在具體應(yīng)用中，常取標(biāo)準(zhǔn)位置的電勢(shì)能為零，所以標(biāo)準(zhǔn)位置的電勢(shì)也為零。電勢(shì)只不過(guò)是和標(biāo)準(zhǔn)位置相比較得出的結(jié)果。我們常取地球?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)位置;在理論研究時(shí)，我們常取無(wú)限遠(yuǎn)處為標(biāo)準(zhǔn)位置，在習(xí)慣上，我們也常用“電場(chǎng)外”這樣的說(shuō)法來(lái)代替“零電勢(shì)位置”。 電勢(shì)是一個(gè)相對(duì)量，其參考點(diǎn)是可以任意選取的。無(wú)論被選取的物體是不是帶電，都可以被選取為標(biāo)準(zhǔn)位置 -------零參考點(diǎn)。例如地球本身是帶負(fù)電的，其電勢(shì)相對(duì)于無(wú)窮遠(yuǎn)處約為8.2×10^8V。盡管如此，照樣可以把地球作為零電勢(shì)參考點(diǎn)，同時(shí)由于地球本身就是一個(gè)大導(dǎo)體，電容量很大，所以在這樣的大導(dǎo)體上增減一些電荷，對(duì)它的電勢(shì)改變影響不大。其電勢(shì)比較穩(wěn)定，所以，在一般的情況下，還都是選地球?yàn)榱汶妱?shì)參考點(diǎn)。
電勢(shì)的特點(diǎn)是：不管是正電荷的電場(chǎng)線還是負(fù)電荷的電場(chǎng)線，只要順著電場(chǎng)線的方向總是電勢(shì)減小的方向，逆著電場(chǎng)線總是電勢(shì)增大的方向。
正電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)為正，遠(yuǎn)離正電荷，電勢(shì)降低。
負(fù)電荷電場(chǎng)中各點(diǎn)電勢(shì)為負(fù)，遠(yuǎn)離負(fù)電荷，電勢(shì)增高。
物理意義：
(1)由電場(chǎng)中某點(diǎn)位置決定，反映電場(chǎng)能的性質(zhì)。
(2)與檢驗(yàn)電荷電量、電性無(wú)關(guān)。
(3)表示將1C正電荷移到參考點(diǎn)電場(chǎng)力做的功。
電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系：
電場(chǎng)力做功：
①公式：W=qU
?、凇?U由電場(chǎng)中兩點(diǎn)位置決定，∴W由q，U決定與路徑無(wú)關(guān)，和重力做功一樣，屬于保守力做功。
?、厶攸c(diǎn)：電場(chǎng)力做功由移動(dòng)電荷和電勢(shì)差決定，與路徑無(wú)關(guān)。
電荷周圍產(chǎn)生的靜電場(chǎng)的電勢(shì)差與電勢(shì)的公式與推導(dǎo)： 對(duì)于一個(gè)正點(diǎn)電荷帶電量為Q，在它的周圍有向外輻射的電場(chǎng)。任取一條電場(chǎng)線，在上面任取一點(diǎn)A距廠源電荷為r，在A點(diǎn)放置一個(gè)電荷量為q的點(diǎn)電荷。使它在電場(chǎng)力作用下沿電場(chǎng)線移動(dòng)一個(gè)很小的位移△x.由于這個(gè)位移極小，所以認(rèn)為電場(chǎng)力在這段位移上沒(méi)有改變，得φ=KQ(1/r)。
電勢(shì)的物理方法
(1)由電場(chǎng)中某點(diǎn)位置決定，反映電場(chǎng)能的性質(zhì)。
(2)與檢驗(yàn)電荷電量、電性無(wú)關(guān)。
(3)表示將1C正電荷從參考點(diǎn)移到零勢(shì)點(diǎn)電場(chǎng)力做的功。
電荷周圍產(chǎn)生的靜電場(chǎng)的電勢(shì)差與電勢(shì)的公式與推導(dǎo)：
一場(chǎng)源點(diǎn)荷為Q，在距Q為r的A點(diǎn)有一點(diǎn)電荷為q，求證：此A處電勢(shì)
證明：我們?nèi)〉氖莚(i+1)-r(i)=△r， △r→0
那么r(i+1)到r(i)，也就是△r這一段內(nèi)的庫(kù)侖力可以看做常量F(r(i))=kQq/(r(i))^2
那么這一段內(nèi)庫(kù)侖力做功：
△W(i)≈F(r(i))·△r=kQq·△r/(r(i))^2≈kQq·△r/(r(i)·r(i+1))=
kQq·(r(i+1)-r(i))/(r(i)·r(i+1))=kQq·(1/r(i)-1/r(i+1)) 這樣后再累加起來(lái)就是
∑△W(i)=W=kQq/r(1)-kQq/r(n) 得到公式
等量同種點(diǎn)電荷電勢(shì)分布：
(1)正點(diǎn)電荷連線上：中點(diǎn)電勢(shì)最低，從中點(diǎn)向兩側(cè)電勢(shì)逐漸升高;
(2)連線中垂線上：從中點(diǎn)向中垂線兩側(cè)電勢(shì)降低，直至無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)為零;
(3)負(fù)點(diǎn)電荷的情況正好相反。
等量異種點(diǎn)電荷電勢(shì)分布：
(1)點(diǎn)電荷連線上：沿電場(chǎng)線方向，電勢(shì)從正電荷到負(fù)電荷依次降低;
(2)連線中垂線上：中垂線上任意兩點(diǎn)之間電勢(shì)差為零，即中垂線上電勢(shì)為零。
電勢(shì)的應(yīng)用領(lǐng)域
超導(dǎo)結(jié)和耦合超導(dǎo)結(jié)：
(1) 熱噪聲在超導(dǎo)結(jié)中引起的靜電勢(shì)的多次增加和多次減少： 研究人員研究了在過(guò)阻尼和欠阻尼兩種情況下、在考慮了熱噪聲和有交流信號(hào)和直流信號(hào)同時(shí)輸入的情況下的超導(dǎo)結(jié)兩端的靜電勢(shì)。研究表明，隨著溫度的增加(熱噪聲的強(qiáng)度和溫度成正比)，靜電勢(shì)會(huì)多次被增加和多次被減小 (靜電勢(shì)多次被增加的峰值對(duì)應(yīng)于靜電勢(shì)的共振激活現(xiàn)象)。另外，超導(dǎo)結(jié)兩端的靜電勢(shì)還表現(xiàn)出(噪聲引起的) 熱噪聲加強(qiáng)穩(wěn)定的現(xiàn)象。
(2) 耦合超導(dǎo)結(jié)系統(tǒng)(或器件)中時(shí)空噪聲的出現(xiàn)和其對(duì)輸運(yùn)的影響： 在該研究中，研究人員首次發(fā)現(xiàn)了時(shí)空噪聲可能出現(xiàn)在耦合超導(dǎo)結(jié)系統(tǒng)(一個(gè)超導(dǎo)量子干涉器件)中，并且時(shí)空噪聲與電子對(duì)的波函數(shù)的相差的關(guān)聯(lián)所引起的系統(tǒng)的對(duì)稱破缺能夠引起輸運(yùn)。通過(guò)對(duì)兩個(gè)模型(一個(gè)高斯噪聲模型和一個(gè)電報(bào)噪聲模型)的研究，研究人員發(fā)現(xiàn)在所研究的耦合超導(dǎo)結(jié)系統(tǒng)中幾率流總是負(fù)的并且隨著熱噪聲強(qiáng)度的增加而會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“井”。根據(jù)研究人員的研究結(jié)果，研究人員可以控制噪聲使幾率流處于有利于科研人員的實(shí)驗(yàn)要求的狀態(tài)。比如，如果研究人員希望在實(shí)驗(yàn)中得到較大的負(fù)幾率流時(shí)，研究人員可以采取下面的兩個(gè)措施：a). 在一定的環(huán)境擾動(dòng)下，我們可以適當(dāng)?shù)卣{(diào)整溫度使負(fù)幾率流處于上面所提到的“井” 的附近 (熱噪聲的強(qiáng)度與溫度成正比)以便于得到有利于我們實(shí)驗(yàn)要求的結(jié)果;b). 在一定的溫度下，研究人員們應(yīng)當(dāng)采取一定的措施來(lái)調(diào)節(jié)環(huán)境擾動(dòng)以便使負(fù)幾率流的絕對(duì)值盡可能地大。
(3) 一個(gè)熱-慣性“ratchet”超導(dǎo)量子干涉器件(耦合超導(dǎo)結(jié))中的混沌噪聲輸運(yùn)：研究了一個(gè)熱-慣性“ratchets”超導(dǎo)量子干涉器件中在有周期信號(hào)的輸入的情況下的混沌噪聲輸運(yùn)。 研究表明，通過(guò)控制溫度和外部輸入信號(hào)的強(qiáng)度，研究人員可以使輸運(yùn)的方向反號(hào)。當(dāng)溫度足夠低時(shí)，研究人員很容易得到混沌輸運(yùn); 但當(dāng)溫度足夠高時(shí)，輸運(yùn)主要是熱噪聲輸運(yùn)。
(4) 環(huán)境擾動(dòng)下的耦合超導(dǎo)結(jié)： 研究人員在考慮了內(nèi)部熱漲落和外部環(huán)境擾動(dòng)的情況下研究了一個(gè)SQUID[超導(dǎo)量子干涉器件(耦合超導(dǎo)結(jié))]，發(fā)現(xiàn)外部環(huán)境的擾動(dòng)可在SQUID中引起輸運(yùn)，通過(guò)控制內(nèi)部熱漲落和外部環(huán)境的擾動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)可使靜電勢(shì)反號(hào);并發(fā)現(xiàn)隨著系統(tǒng)內(nèi)部溫度的增加，電流—電壓特性越來(lái)越接近于正常狀態(tài)下的歐姆定律。
(5) 熱漲落和環(huán)境擾動(dòng)的關(guān)聯(lián)可在單個(gè)超導(dǎo)結(jié)中引起的靜電勢(shì)：它們卻在國(guó)際上激起了大量科研工作者的研究興趣。在相關(guān)論文中研究人員研究了外部環(huán)境的擾動(dòng)所引起的噪聲與內(nèi)部熱漲落的關(guān)聯(lián)在超導(dǎo)結(jié)中所引起的靜電勢(shì)。研究表明，系統(tǒng)內(nèi)部的熱漲落和外部環(huán)境的擾動(dòng)之間的關(guān)聯(lián)可以引起對(duì)稱破缺，從而在超導(dǎo)結(jié)中引起靜電勢(shì)。
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什么是電勢(shì)電勢(shì)的物理原理
