什麼是電勢電勢的物理原理

　　某點電荷的電勢能跟它所帶的電荷量與正負有關，那麼你對電勢解多少呢?以下是由小編整理關於什麼是電勢的內容，希望大家喜歡!

　　電勢的簡介

　　靜電場的標勢稱為電勢，或稱為靜電勢。在電場中，某點電荷的電勢能跟它所帶的電荷量***與正負有關，計算時將電勢能和電荷的正負都帶入即可判斷該點電勢大小及正負***之比，叫做這點的電勢***也可稱電位***，通常用φ來表示。電勢是從能量角度上描述電場的物理量。***電場強度則是從力的角度描述電場***。電勢差能在閉合電路中產生電流***當電勢差相當大時，空氣等絕緣體也會變為導體***。電勢也被稱為電位。

　　電勢的物理原理

　　***1*** 帶電量q的電荷由電場中某點A移到參考點O***即零勢能點，一般取無限遠處或者大地為這個零勢能點***，電場力做功WAO***將這個電荷從A點移至零勢能點電場力做的功***跟這個電荷的電量q比值叫***AO兩點電勢差***A點電勢，

　　電勢也是隻有大小，沒有方向，也是標量。和地勢一樣，電勢也具有相對意義，在具體應用中，常取標準位置的電勢能為零，所以標準位置的電勢也為零。電勢只不過是和標準位置相比較得出的結果。我們常取地球為標準位置;在理論研究時，我們常取無限遠處為標準位置，在習慣上，我們也常用“電場外”這樣的說法來代替“零電勢位置”。 電勢是一個相對量，其參考點是可以任意選取的。無論被選取的物體是不是帶電，都可以被選取為標準位置 -------零參考點。例如地球本身是帶負電的，其電勢相對於無窮遠處約為8.2×10^8V。儘管如此，照樣可以把地球作為零電勢參考點，同時由於地球本身就是一個大導體，電容量很大，所以在這樣的大導體上增減一些電荷，對它的電勢改變影響不大。其電勢比較穩定，所以，在一般的情況下，還都是選地球為零電勢參考點。

　　電勢的特點是：不管是正電荷的電場線還是負電荷的電場線，只要順著電場線的方向總是電勢減小的方向，逆著電場線總是電勢增大的方向。

　　正電荷電場中各點電勢為正，遠離正電荷，電勢降低。

　　負電荷電場中各點電勢為負，遠離負電荷，電勢增高。

　　物理意義：

　　***1***由電場中某點位置決定，反映電場能的性質。

　　***2***與檢驗電荷電量、電性無關。

　　***3***表示將1C正電荷移到參考點電場力做的功。

　　電勢差與電勢的關係：

　　電場力做功：

　　①公式：W=qU

　　②∵ U由電場中兩點位置決定，∴W由q，U決定與路徑無關，和重力做功一樣，屬於保守力做功。

　　③特點：電場力做功由移動電荷和電勢差決定，與路徑無關。

　　電荷周圍產生的靜電場的電勢差與電勢的公式與推導： 對於一個正點電荷帶電量為Q，在它的周圍有向外輻射的電場。任取一條電場線，在上面任取一點A距廠源電荷為r，在A點放置一個電荷量為q的點電荷。使它在電場力作用下沿電場線移動一個很小的位移△x.由於這個位移極小，所以認為電場力在這段位移上沒有改變，得φ=KQ***1/r***。

　　電勢的物理方法

　　***1***由電場中某點位置決定，反映電場能的性質。

　　***2***與檢驗電荷電量、電性無關。

　　***3***表示將1C正電荷從參考點移到零勢點電場力做的功。

　　電荷周圍產生的靜電場的電勢差與電勢的公式與推導：

　　一場源點荷為Q，在距Q為r的A點有一點電荷為q，求證：此A處電勢

　　證明：我們取的是r***i+1***-r***i***=△r， △r→0

　　那麼r***i+1***到r***i***，也就是△r這一段內的庫侖力可以看做常量F***r***i******=kQq/***r***i******^2

　　那麼這一段內庫侖力做功：

　　△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****** 這樣後再累加起來就是

　　∑△W***i***=W=kQq/r***1***-kQq/r***n*** 得到公式

　　等量同種點電荷電勢分佈：

　　***1***正點電荷連線上：中點電勢最低，從中點向兩側電勢逐漸升高;

　　***2***連線中垂線上：從中點向中垂線兩側電勢降低，直至無限遠處電勢為零;

　　***3***負點電荷的情況正好相反。

　　等量異種點電荷電勢分佈：

　　***1***點電荷連線上：沿電場線方向，電勢從正電荷到負電荷依次降低;

　　***2***連線中垂線上：中垂線上任意兩點之間電勢差為零，即中垂線上電勢為零。

　　電勢的應用領域

　　超導結和耦合超導結：

　　***1*** 熱噪聲在超導結中引起的靜電勢的多次增加和多次減少： 研?a href='//' target='_blank'>咳嗽毖芯苛嗽詮?枘岷頹紛枘崍街智榭魷隆⒃誑悸橇巳仍肷?陀薪渙饜藕藕橢繃饜藕磐?筆淙氳那榭魷碌某?冀崍蕉說木駁縭啤Ｑ芯勘礱鰨?孀盼露鵲腦黽?熱噪聲的強度和溫度成正比***，靜電勢會多次被增加和多次被減小 ***靜電勢多次被增加的峰值對應於靜電勢的共振啟用現象***。另外，超導結兩端的靜電勢還表現出***噪聲引起的*** 熱噪聲加強穩定的現象。

　　***2*** 耦合超導結系統***或器件***中時空噪聲的出現和其對輸運的影響： 在該研究中，研究人員首次發現了時空噪聲可能出現在耦合超導結系統***一個超導量子干涉器件***中，並且時空噪聲與電子對的波函式的相差的關聯所引起的系統的對稱破缺能夠引起輸運。通過對兩個模型***一個高斯噪聲模型和一個電報噪聲模型***的研究，研究人員發現在所研究的耦合超導結系統中機率流總是負的並且隨著熱噪聲強度的增加而會出現一個“井”。根據研究人員的研究結果，研究人員可以控制噪聲使機率流處於有利於科研人員的實驗要求的狀態。比如，如果研究人員希望在實驗中得到較大的負機率流時，研究人員可以採取下面的兩個措施：a***. 在一定的環境擾動下，我們可以適當地調整溫度使負機率流處於上面所提到的“井” 的附近 ***熱噪聲的強度與溫度成正比***以便於得到有利於我們實驗要求的結果;b***. 在一定的溫度下，研究人員們應當採取一定的措施來調節環境擾動以便使負機率流的絕對值儘可能地大。

　　***3*** 一個熱-慣性“ratchet”超導量子干涉器件***耦合超導結***中的混沌噪聲輸運：研究了一個熱-慣性“ratchets”超導量子干涉器件中在有周期訊號的輸入的情況下的混沌噪聲輸運。 研究表明，通過控制溫度和外部輸入訊號的強度，研究人員可以使輸運的方向反號。當溫度足夠低時，研究人員很容易得到混沌輸運; 但當溫度足夠高時，輸運主要是熱噪聲輸運。

　　***4*** 環境擾動下的耦合超導結： 研究人員在考慮了內部熱漲落和外部環境擾動的情況下研究了一個SQUID[超導量子干涉器件***耦合超導結***]，發現外部環境的擾動可在SQUID中引起輸運，通過控制內部熱漲落和外部環境的擾動之間的關聯可使靜電勢反號;並發現隨著系統內部溫度的增加，電流—電壓特性越來越接近於正常狀態下的歐姆定律。

　　***5*** 熱漲落和環境擾動的關聯可在單個超導結中引起的靜電勢：它們卻在國際上激起了大量科研工作者的研究興趣。在相關論文中研究人員研究了外部環境的擾動所引起的噪聲與內部熱漲落的關聯在超導結中所引起的靜電勢。研究表明，系統內部的熱漲落和外部環境的擾動之間的關聯可以引起對稱破缺，從而在超導結中引起靜電勢。

電勢的物理原理