φ=kq/r这条公式是错误的吗?

作者&投稿:福纪 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
φ=kq/r是怎么推导出的~

要用微积分推导的,如果你熟悉微积分,你追问我就把推导过程写出。

这是把无穷远处的电势选为零。

你好!
请看:一场源点荷为Q,在距Q为r的A点有一点电荷为q,求证:此A处电势φ=kQ/r   证明:设无穷远处电势为0,则在电场力的作用下,q从r处运动到无穷远,电场力做功为qU.   将A到无穷远这段距离无限等分最远处距离为r0,A 处为rn,(0,1,2,……n为下标)   ①式子:kQq*(r(n-1)-rn)/rn^2+kQq*(r(n-2)-r(n-1))/r(n-1)^2+……+kQq*(r2-r3)/r3^2+kQq*(r1-r2)/r2^2+kQq*(r0-r1)/r1^2=qU    ②式子:kQq*(r(n-1)-rn)/(rn*r(n-1))+kQq*(r(n-2)-r(n-1))/(r(n-1)*r(n-2))+……+kQq*(r2-r3)/(r3*r2)+kQq(r1-r2)/(r2*r1)+kQq*(r0-r1)/(r1*r0)=qU   因此,kQ/rn-kQ/r(n-1)+kQ/r(n-1)-kQ/r(n-2)+……+kQ/r3-kQ/r2+kQ/r2-kQ/r1+kQ/r1-kQ/r0=U   kQ/rn-kQ/r0=U   kQ/rn-0=φ-0   φ=kQ/rn,即φ=kQ/r
这种推证方法是错误的。想必不是从正规的教科书上看到的,应该是某些微积分都没有学好的人写的推导过程。

从①到②是通不过的。

首先,最开始的假定就有问题,“将A到无穷远这段距离无限等分最远处距离为r0,A 处为rn,(0,1,2,……n为下标)”,那么r0就是无穷大。要知道,无穷大不是一个数。一般不直接参与数的运算。(有一门学科叫做“非标准分析”,里面会专门研究无穷大、无穷小)。从rn到无穷大分成n段(n总是一个自然数吧),不论n有多大,各段间的距离不会太小,而且至少有一段长度无穷大。即便n取为无穷大,也有问题,也不能保证分成各段距离很小,另外,分成无穷多段之后,①式求和也有问题——需要先证明它收敛,而对于不同的分点的取法,其结果是不一样的,或者说,用①式求出来根本就不是电场做的功。

从①到②是在r_k与r_(k-1)非常接近的情况下,r_k^2≈r_k*r_(k-1),当r_k与r_(k-1)非常接近时,从r_k处到r_(k-1)处场强变化非常小,可以近似认为是这么小一段距离电场强度是均匀的,所以,电量为q的电荷从r_k处运动到到r_(k-1)处,电场做功为kQq*(r_(k-1)-r_k)/(r_k)^2≈kQq*(r_(k-1)-r_k)/(r_k*r_(k-1))

如果直接把无穷远处和rn之间分成n段,也无法保证每一段距离都很小(如果每一段都是1米甚至1公里也是可以的),①算出来的结果本身就是错误的,在此基础上的推证当然也是错误的。从①式无法正确推演到②式。

正确的证法是:

先证明与在与电荷Q相距为a、b的两处(假定这两处与电荷Q位于同一直线上)的电势差为kQ/a-kQ/b,再令b→∞,于是得出,与电荷Q相距为a的地方的电势和无穷远处的电势之差为kQ/a,如果把无穷远处的电势设为0,那么,与电荷Q相距为a的地方的电势为kQ/a。

在证明 “与电荷Q相距为a、b的两处的电势差为kQ/a-kQ/b”的过程中,需要先把a、b之间分成n段,n需要足够大,使得r_k与r_(k-1)非常接近,然后得出电势差的近似表达式为①式,在通过近似计算得到②式,②式之后的推理都是严格的演绎推理,或者说是恒等变形。当n→∞时,电势差的精确表达式就是①式,而①、②两式左边表达式之差就趋于0,当然认为两者变得严格相等。这里已经有一个对n求极限的过程。

那种推证错误的原因在于把对n求极限与对b求极限交换顺序,学过微积分都应该知道,取两次极限是不能随便交换顺序的(一定要有内闭一致连续的条件才行),否则结果就可能错误。虽然在经过两次错误的基础上得到的结论与正确结果一致,但是从根本上说,推证的前提条件已经是错误的,并不因结果而改变。

电磁学的经典参考书还是赵凯华的那本(现在好像有新版了),建议读读那一本,不要看那些连微积分都没有学好的人写的资料。

希望能帮助你

没错啊!!
我们取的是r(i+1)-r(i)=△r, △r→0
那么r(i+1)到r(i),也就是△r这一段内的库仑力可以看做常量F(r(i))=kQq/(r(i))^2
那么这一段内库仑力做功:
△W(i)≈F(r(i))·△r=kQq·△r/(r(i))^2≈kQq·△r/(r(i)·r(i+1))=
kQq·(r(i+1)-r(i))/(r(i)·r(i+1))=kQq·(1/r(i)-1/r(i+1)) 这样后再累加起来就是
∑△W(i)=W=kQq/r(1)-kQq/r(n)
这下没问题了吧!
知道你一定是高中学物理竞赛的,学到后面不会微积分还是用这个微元法很痛苦的哦,去看看大学的微积分。那么你就可以积分一下就好了,就是∫1/r^2·dr=-1/r+C C是积分常数,由初始条件决定。微积分考试时可以用的哦
祝学习愉快!~~~~能解决问题就是最好的了,哈哈哈

用积分的方法做的额
W=积分号从 r1到r2 Fdr

带有虫字旁的字,和带有鸟字旁的字,都有哪些字?
答:四: [ míng ] 部首:鸟 笔画:8 五行:水 五笔:KQYG 基本解释 1. 鸟兽或昆虫叫 :~啭。~唱。~叫。~禽。鸟~。 2. 发出声音,使发出声音 :~响。~奏。孤掌难~。 3. 声明,发表意见、情感 :~谢。~冤。百家争~。 4. 闻名,著称 :“以文~江东”。 五:鸥[ ōu ] ...