吳建平

摘 ?要：高中物理課堂教學(xué)中關(guān)于零電勢(shì)點(diǎn)的選取是一個(gè)難點(diǎn)，筆者通過(guò)選取的任意性、限制以及選取無(wú)窮遠(yuǎn)處等方面詳細(xì)的進(jìn)行了分析，對(duì)于高中物理教學(xué)而言，期待努力培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

關(guān)鍵詞：零電勢(shì)點(diǎn);電勢(shì)差;無(wú)窮遠(yuǎn)處

物理學(xué)科中關(guān)于零電勢(shì)點(diǎn)的選取，在這里我們進(jìn)行一個(gè)具體的探討。

1、零電勢(shì)點(diǎn)選取的任意性及其限制

可見(jiàn)，對(duì)于有限區(qū)域的點(diǎn)電荷系或帶電體所激發(fā)的電場(chǎng)，如果在有限空間內(nèi)任取一點(diǎn)（不能是奇點(diǎn)）作為零電勢(shì)點(diǎn)，則確定電勢(shì)表達(dá)式中的常數(shù)C較為麻煩。但若取無(wú)限遠(yuǎn)處為零電勢(shì)位置，則公式中rIP和rP都為無(wú)限大，因而相加常數(shù)C=0，電勢(shì)表達(dá)式最為簡(jiǎn)單。所以，大家都愿意取無(wú)窮遠(yuǎn)處電勢(shì)為零，并習(xí)以為常，以至于無(wú)需特別說(shuō)明。

實(shí)際上，點(diǎn)電荷是一個(gè)物理模型。所謂無(wú)窮遠(yuǎn)處，并不是純數(shù)學(xué)意義下的無(wú)窮遠(yuǎn)。對(duì)于任何一個(gè)分布在有限區(qū)域的帶電體，在與其中心距離相當(dāng)遠(yuǎn)處，就可把帶電體近似看做點(diǎn)電荷，距離愈遠(yuǎn)，這種近似的精確性愈高，帶電體在遠(yuǎn)處的電場(chǎng)分布隨著距離的增加而趨于點(diǎn)電荷的球?qū)ΨQ電場(chǎng)，等勢(shì)面隨 r增大而趨于球面，場(chǎng)強(qiáng)隨r增大而趨于按 的規(guī)律減小，所謂物理上的無(wú)窮遠(yuǎn)，就是指場(chǎng)強(qiáng)已減得極弱而可以忽略不計(jì)的那些地方，這些地方對(duì)有限范圍的帶電體是具有球?qū)ΨQ性的，它們組成對(duì)于帶電體來(lái)說(shuō)是無(wú)窮大的球形等勢(shì)面.規(guī)定U∞=0.就是規(guī)定這個(gè)無(wú)窮大的球形等勢(shì)面處的電勢(shì)為零.因此，對(duì)有限分布的任一帶電體的激發(fā)的電場(chǎng)，和點(diǎn)電荷一樣，都可以取U∞=0.

（2）對(duì)于場(chǎng)源電荷分布在無(wú)限區(qū)域的情況，無(wú)限遠(yuǎn)點(diǎn)可能成為零電勢(shì)的“奇點(diǎn)”.既然電荷分布在無(wú)限區(qū)域，從物理上看就排除了還存在-個(gè)無(wú)限遠(yuǎn)處，在那里可以把這個(gè)無(wú)限分布的場(chǎng)源電荷系看做一個(gè)點(diǎn)電荷這時(shí)，上面的討論已不成立。

通常遇到的情況是電荷均勻分布在無(wú)限大平面上，或電荷均勻分布在無(wú)限長(zhǎng)直線（或圓柱）上.從數(shù)學(xué)上看無(wú)限大是沒(méi)有邊界的，而這里的無(wú)限大和無(wú)限長(zhǎng)都是物理上的無(wú)限.是指對(duì)要考察的場(chǎng)點(diǎn)位置而言，帶電面可看做無(wú)限大的，也就是說(shuō)，從場(chǎng)點(diǎn)到帶電體邊緣引的射線組成與帶電面幾乎平行的平面.因此無(wú)限大的帶電平面與距離平面無(wú)限遠(yuǎn)這兩個(gè)概念在物理上就是互相矛盾的。既然稱場(chǎng)源是無(wú)限大的帶電平面，所考慮的任何有物理意義的場(chǎng)點(diǎn)都應(yīng)是距帶電平面有限距離的位置，不能再是無(wú)限遠(yuǎn)的。這就從物理上排斥了取U∞=0的可能性.izhi

參考文獻(xiàn)

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