电场与重力场对比

电场与重力场对比

物体内所含物质形成引力场 物体所带电荷形成电场

物质引力场相互作用只形成引力电场之间相互作用即有引力也有斥力

以地球为例 以点电荷为例

将质量为m 的物体放在地球的引力场中 将带电量为q 的点电荷放在大点电荷电场中

地球引力场对物体的作用力为F 大电荷Q 对小电荷q 的作用力为F

2r GMm F = m r GM 2= 2r kQq F =q r

kQ 2= 当r 不变时

2r GM m F =也不变 当r 不变时2r kQ q F =也不变 定义2r GM g = 定义2r

kQ E = mg F = Eq F =

g 代表距离地心某处的引力强度 E 代表距离大电荷某处的电场强度

定义 m F g = 定义q

F E = 请注意这两次定义的意义有什么不同?

显然在上面的讨论中随着r 的变化,引力强度g 与电场强度E 都在不断变化.

下面我们进入一种理想状态,即引力强度g 与电场强度E 是均匀不变的情况.

物体从位置1到位置2重力做功W

正电荷从位置1到位置2电场力做功W 由重力做功等于势能的变化得

Fd W = qE F = 21mgh mgh W -=

qEd W =⇒ 21h h d -= m gh gh )(21-=

q Eh Eh W )(21-= 规定物体位置h 与重力强度g 之积叫重力势U

规定电荷位置与电场强度E 之积叫电势U gh U =

Eh U = 物体在不同高度时的势差为AB U

电荷在不同位置时的电势差为AB U B A AB gh gh U -=

21Eh Eh U AB -= 物体在不同高度B A ,间移动重力做功为

电荷在不同位置B A ,间移动电场力做功为 AB mU W = AB qU W =