點電荷(Point Charge) | 科學Online - 國立臺灣大學
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F=kQq/r2 點電荷的電場也與距離平方成反比、與電量成正比。
正電荷在電場中所受力的方向與電場同方向,反之,負電荷在電場中所受力的方向與電場為反 ...
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點電荷(PointCharge)
台中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯
所謂點電荷指的是帶電體的體積(半徑)相對於討論的空間(距離)而言很小,故其體積可忽略不計,是有電量無體積的一種理想化(idealmodel)的結果。
類似於萬有引力定律中質點的概念,庫侖定律中的適用對象,最初設定是點電荷間之相互作用力。
一般人會誤以為只要是帶電體間相互作用力,其實是不對的,因為如果考慮帶電體的體積,則根據力的重疊原理(superpositiontheorem),需要把帶電體切成無限多個點電荷,因此帶電體所感受到的力是每個點電荷所感受到的力再做積分。
我們在大學電磁學常見的均勻帶電方式有:線電荷密度(linearchargedensity)、面對荷密度(surfacechargedensity)與體電荷密度(volumnchargedensity),對應到的帶電體為:導體棒、金屬板與金屬球。
點電荷間的電力與距離平方成反比、與電量乘積成正比。
因此距離愈近,庫侖力也愈大,不過當距離小到原子、原子核的尺度,庫侖定律不再適用,例如:兩分子間相互作用力,就必須再考慮分子彼此間感應而影響帶電的情形。
又例如:存在於原子核間,質子與質子間也不適用庫侖定律,否則的話,兩點電荷間距離無限小,庫侖力應該會趨近於無限大,依照這樣的推論,宇宙間將無任何穩定原子核可以存在。
F=kQq/r2點電荷的電場也與距離平方成反比、與電量成正比。
正電荷在電場中所受力的方向與電場同方向,反之,負電荷在電場中所受力的方向與電場為反方向。
E=kQ/r2點電荷間的電力位能與距離成反比、與電量乘積成正比。
同類電間會形成正位能,異類電則會形成負位能。
U=kQq/r點電荷間的電位與距離成反比、與電量也成正比。
正電荷會形成正電位,負電荷則建立負電位。
V=kQ/r兩個點電荷可以形成一對偶極(dipole),三個點電荷可以形成三極(tri-pole),依此類推。
參考資料:
http://en.wikipedia.org/wiki/Point_charge
Tags:電荷與電量,點電荷
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