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关于电势零点选择的几个问题
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在电场确定的情况下,空间各点电势的描述与零点的选择密切相关,本文就零电势选择的几个问题作深入一步的分析,愿与同行共讨论,并澄清一些模糊认识.
一、为什么零电势选择是任意的?
从物理学上讲,电势是一个相对量,孤立地谈某点电势的高低和正负是没有意义的.参考点不同,各点的电势也不同,但参考点的变化,虽然要影响各点的电势,却并不改变电场,不改变电场中两点的电势差.如同高度这类物理量一样,只有相对于确定的参考点,它才有确定的物理意义,选不同的参考点,高度值不同,但两点间的高度差是不变的.正因为不同的电势可以描述同一电场,所以电场中允许零电势点选择具有任意性.
二、为什么常选择U∞=0?
不难想象,在几乎一切实际静电场问题中,尽管带电体系的电量不同,分布各异,但电量和分布范围均有限,因此,根据问题所要求的精度,在离带电体足够远(在物理上)而称为无穷远点的广大空间是具有零场强和恒定电势的位置.尽管实际静电场问题的具体条件不同,但都存在着具有上述性质的“无穷远点”,这是共同的普遍的特点,把它选作参考点,取U∞=0既普遍适用又方便自然.其外,既然电势与参考点选择有关,就可通过适当选择参考点来使问题简化,由普通物理知识可知,若把参考点选在无穷远处,点电荷激发的电场中各点的电势表达式最简单,若参考点不选无穷远处,电势表达式要复杂一些,这就是通常选U∞=0的原因.
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