此時,問題情況下電荷的能量包括電勢能和機械能,機械能體現為動能。 如果問題中找不到其他形式的能量,例如內能,則系統的電勢能和動能之和應守恒。
特別是,如果問題中給出了等勢線。 因為相鄰兩條等電位線之間的電位差相等。 在只有電場力做功的情況下,當電荷在相鄰等勢線之間移動時,電場力所做的功是相等的。 換句話說動量守恒的題目帶答案,每條等勢線上電荷的電勢能的值應該是一個等差數列。
相應地動量守恒的題目帶答案,各等勢線上電荷的動能也應為等差數列。
下面通過一個例子來說明本練習的解決方案。
本題中1、2、3這三個位置是三個等勢面,每個等勢面之間的電勢差相等; 由于靜電力做功 W = qU,因此電場力從 3 到 2 和從 2 到 1 所做的功是相等的。 ,根據動能定理,從3到2和從2到1的動能變化是相等的。 因此,在三個等勢面1、2、3上,電荷的動能按等差順序分布。
由于位置3的動能是20J,位置1的動能是0,所以位置2的動能是10J。 并且由于位置2處的電勢為0,即電勢能為0,所以位置2處的總能量為10J。
電荷運動過程中,只有動能和電勢能發生轉換,總能量守恒。 因此,電荷運動到任意位置的過程中,總能量為10J。 因此,當電勢能為4J時,動能為6J。 答案是C。
還提供了一個示例問題供學生練習。