电势是描述电场中某一点电势能的物理量,通常用符号V表示,单位是伏特(V)。电势公式是计算电势的数学公式,可以通过电场强度和电荷分布来推导。
首先,我们需要了解电势能的概念。电势能是指电荷在电场中由于位置的变化而具有的能量。当电荷从一个位置移动到另一个位置时,它的电势能会发生变化。电势能的变化量等于电荷在电场中受到的力与移动距离的乘积。
接下来,我们来推导电势公式。假设在电场中有一个点P,它的电势为V,电场强度为E。我们将点P的电势能定义为单位正电荷在点P处所具有的电势能,即:
V = Ep / q
其中,Ep是点P处的电势能,q是单位正电荷的电荷量。
根据库仑定律,电场强度E与电荷密度ρ之间的关系为:
E = k * ρ / r^2
其中,k是库仑常数,r是点P到电荷的距离。
将上式代入电势能公式中,得到:
V = Ep / q = ∫E·ds
其中,积分符号表示对路径进行积分,E·ds表示电场强度E在路径上的投影与路径长度ds的乘积。
根据上式,我们可以通过对路径上电场强度的积分来计算电势。如果路径是一个闭合回路,那么电势的积分值为0,因为电场力是保守力,沿着一个闭合回路做功为0。
综上所述,电势公式是通过电场强度和电荷分布来计算电势的数学公式,它可以用于描述电场中某一点的电势能。
对于一个正点电荷带电量为Q,在它的周围有向外辐射的电场。任取一条电场线,在上面任取一点A距场源电荷为r,在A点放置一个电荷量为q的点电荷。使它在电场力作用下沿电场线移动一个很小的位移△x.由于这个位移极小,所以认为电场力在这段位移上没有改变,得φ=KQ(1/r)。