李曉芬

(鐵嶺師范高等?？茖W(xué)校，遼寧 鐵嶺 112000)

在教學(xué)中通過(guò)做大量習(xí)題，我們發(fā)現(xiàn)用電勢(shì)定義求解電場(chǎng)中的電勢(shì)分布，即珒，應(yīng)注意:

對(duì)“無(wú)限大”的帶電體，不能選取“無(wú)限遠(yuǎn)”處的電勢(shì)為零，即不能用來(lái)計(jì)算。對(duì)“無(wú)限大”的帶電體可選取電場(chǎng)中某點(diǎn)為零電勢(shì)。

下面列舉習(xí)題來(lái)加以分析:

例1:一點(diǎn)電荷所帶電量為Q，求電場(chǎng)中任一點(diǎn)的電勢(shì)。

解:如圖，設(shè)任一點(diǎn)為P，到點(diǎn)電荷的距離為r。

此時(shí)對(duì)“有限大”的帶電體可選取無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)為零。

我們知道點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng):

例2:如圖所示，一半徑為R，均勻帶正電的“無(wú)限長(zhǎng)”直圓體，其電荷體密度為ρ，求帶電圓柱體內(nèi)、外的電勢(shì)分布。

解:由高斯定理可求得均勻帶電“無(wú)限長(zhǎng)”直圓柱體內(nèi)、外場(chǎng)強(qiáng)布分為:

r1和r2分別為圓柱體內(nèi)、外的場(chǎng)點(diǎn)至圓柱體軸線oo'的垂直距離，都沿矢徑方向。因?yàn)閳A柱體為“無(wú)限長(zhǎng)”，不能把零電勢(shì)選在“無(wú)限遠(yuǎn)”處，把零電勢(shì)選在圓柱體的軸線oo'上。

(1)圓柱體內(nèi)(r1≤R)的電勢(shì)。

設(shè)圓柱體內(nèi)有一點(diǎn)P，距oo'軸垂直距離為r1，坐標(biāo)原點(diǎn)o1在oo'軸上P點(diǎn)電勢(shì)為:

(2)圓柱體外(r2＞R)的電勢(shì)。

設(shè)圓柱體外有一點(diǎn)P'，距oo'軸的垂直距離為r2，P'點(diǎn)的電勢(shì)為:

通過(guò)習(xí)題，我們看到利用電勢(shì)定義來(lái)求解電場(chǎng)中電勢(shì)分布的主要步驟是:

①根據(jù)帶電體是“無(wú)限大”還是“有限大”，確定零電勢(shì)的位置;

②求出電場(chǎng)中的場(chǎng)強(qiáng)分布;

③根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)分布確定積分路徑。

由此可見:電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)與電勢(shì)為零的參考點(diǎn)的選取有關(guān)。在實(shí)際問(wèn)題中，如在電子儀器中，常取機(jī)殼或公共地線的電勢(shì)為零。各點(diǎn)的電勢(shì)值就等于它們與公共地線或機(jī)殼之間的電勢(shì)差。只要測(cè)出這些電勢(shì)差的數(shù)值，就很容易判定儀器工作是否正常。在實(shí)用中，常取大地的電勢(shì)為零。這樣，任何導(dǎo)體接地后，就認(rèn)為它的電勢(shì)也為零。

由以上分析可知零電勢(shì)選取的一般規(guī)律:

對(duì)“有限大”的帶電體，通常選“無(wú)限遠(yuǎn)”處的電勢(shì)為零。

對(duì)“無(wú)限大”的帶電體，常選電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)為零。

［1］馬文蔚．物理學(xué)［M］．北京:高等教育出版社，1989．