電能是動能還是勢能?或者電是什麼?

時間 2021-05-29 23:15:34

1樓:

電是「電子運動」「產生」的能量……

其實這個問題有點不知所云。

我想可能題主是中學生,對於日常生活的電能有疑問。

乙個常識是,通常通電導線裡的電子運動的平均速度非常非常慢,是熱運動基礎上加的乙個很小的疊加。傳輸的電能絕大部分的能量不在這個動能裡。

導線傳輸的電能是通過導線和導線周圍的電磁場完成的(當然主要應該是電場)。所以「電能」其實主要蘊藏在這些電磁場裡。

甚至主要還不是導線裡面的電磁場。因為如果導線是理想導體的話,它應該是等勢體,裡面的電場為零。如果是帶電阻的導體,也可以通過計算坡印亭向量算出來,其實電能是通過導線外部成乙個角度輸送到導體裡去的。

這些電磁場的能量是什麼能呢?對高中生而言,如果不搞物理競賽的話,我認為理解為勢能也是可以的……

因為中學階段應該暫時不需要考慮麥克斯韋方程。電源以外的電場就理解為電源處通過別的方法分開正負電荷後,在電源外部建立的靜電場,也就是說,交流電的情況都當瞬時直流電來考慮,不管複雜的電磁能互相轉換的問題。

這樣的電場能當然和電勢能是等同的。事實上,勢能都是蘊藏在場裡的。引力勢能蘊藏在體系周圍的引力場裡,電勢能蘊藏在帶電體周圍的靜電場裡。

這就是中學教科書裡強調「勢能為相互作用的物體所共有」的原因。這也可以通過一些公式計算出來。

那麼我們用電,例如燈絲發熱,是通過電子被電場加速後,再在電阻絲裡碰撞原子(確切地說,是被晶格散射),再將動能傳給物體發熱的。所以,我們用電能的時候,可以看作電場能量轉化為電子的動能,但轉瞬即被其他方式提取利用。

無論如何,電子的動能都很小。最多做了乙個能量傳遞的中介。

主要是電磁場本身蘊含的能量,在中學電路知識框架下,可以被看作勢能。

2樓:巴拉丁

電能是勢能,通過電磁場來交換能量從而做功。勢能是通過兩方能量交換來促使兩方相互運動的,動能是單方物體固有的運動的能量。當然,所有運動都是牽涉到動能的,能量交換過程中交換的能量也是動能。

3樓:debug

1、定義:勢能是儲存於乙個系統內的能量,也可以釋放或者轉化為其他形式的能量。勢能是狀態量,又稱作位能。勢能不是屬於單獨物體所具有的,而是相互作用的物體所共有。

2、類別:勢能按作用性質的不同,可分為引力勢能、彈性勢能、電勢能和核勢能等。力學中勢能有引力勢能和彈力勢能。

(1)重力勢能:是物體因為重力作用而擁有的能量,公式為EP=mgh (m 質量,g應取9.8N/kg,h物體據水平面的高度)。

(2)彈性勢能:是物體因為彈性形變而具有的能量。公式為EP=1/2 kx^2。

1、定義:物體由於運動而具有的能量,稱為物體的動能。它的大小定義為物體質量與速度平方乘積的二分之一,表示式:Ek=mv^2/2。

2、結論:質量相同的物體,運動速度越大,它的動能越大;運動速度相同的物體,質量越大,具有的動能就越大。

動能是物體因為具有速度而產生的一種機械能,計算方法是質量乘以速度平方再乘以1/2,勢能是物體因為處在較高的勢而具有的一種機械能,比如重力勢能,電勢能等,在其中勢反應的是它在某種場內與某個零勢位相差的位移,相差的位移越多,勢的絕對值越大。

勢能還可以是物體因為發生彈性形變而具有的彈性勢能,它也是一種機械能,比如彈簧被壓縮後或者被拉長後都具有彈性勢能,有回到平衡位置的趨勢。

動能和勢能統稱為機械能。在只有重力做功或系統內的彈力做功時,動能和勢能的和是一定的,也就是機械能是守恆的,你說的相反可能就是這個意思吧。但其他情況機械能是不守恆的,這樣說就不對了。

舉幾個例子,火車停在站台,它相對於地面來說就是沒有動能的,因為速度為0,天上的飛機就是有動能的,因為具有速度。乙個箱子從一樓搬到五樓,它相對於原來的一樓來說公升高了,因此它相對於一樓來說就具有了重力勢能,而且它的重力勢能是人搬著它克服重力做功而具有的,也就是人的化學能轉化而來的。彈簧拉開或壓縮時,彈簧就具有彈性勢能,因為它離開了平衡位置,等等。

4樓:李詩暘

這個問題居然惹來那麼多麻煩,主要是因為「電能」的意指模糊。

勢能動能的概念是很清楚的。但這裡想順便指出,兩者間並不見得有排他的區別

物體因置於保守場中而具有的能量就是勢能。這個保守場可以是乙個物理學意義上的力場(四大基本力及其具體形式),廣義地說也可以是任何東西,比如仿照重力勢能,如果乙個人的壓力和他的地位成正比,這個人就處在地位空間的壓力場中,具有壓力勢能。因保守場的數學特性,可以將這個保守場看作某個標量場的梯度場,而這個標量場即為一勢能場。

物體因(相對)運動——具有非零速度——而擁有的能量就是動能。而廣義地看,速度可以是任何狀態,其滿足的數學特徵(正如保守場之於勢能),則是存在乙個阻礙某種外因改變這一狀態的引數,即「慣性」引數。對於速度,這個外因就是力,這個引數就是質量。

比如,如果將乙個人的地位視為一種狀態(時間函式),要改變地位,就要努力(或墮落),而這一地位所針對的人群,則對努力提高地位(或墮落降低地位)產生了阻礙,人群越大,阻礙越大(假如只有你乙個人,地位你說多高就多高)。這時,擁有地位,就具有了一種動能。

上面的兩個例子有意都用「地位」來構造,就是想說明,能量(或廣義的能量)就是能量,本身沒有絕對的分別,我們在某個視角下,給某部分能量歸類,並不代表它不能在另一視角下歸為另一類。再舉乙個不那麼奇葩的例子,電容器的儲能。通常,靜電場(乙個保守場)中,電容器兩極的電荷所具有的能量自然應被視為勢能。

然而如果我們換個視角,考慮電容充電過程,把電容器電壓U視為「狀態」,把電流視為「外因」,把電容C視為外因改變狀態的「慣性引數」,那麼,未嘗不可以說電容器儲能是一種(廣義)動能。事實上,電容器儲能的公式 ,與動能公式 形式上是完全一致的。

電能」這個詞則本身意指模糊。首先需要澄清的是,應當把「電能」視為「電磁能」的簡稱。電和磁是基於特定參考係的、由洛侖茲變換耦合的電磁場的兩個分量,區分電和磁通常意義不大,除非對參考係有特別的規定。

於是,「電能」可以理解為電磁場持有的能量。這裡說「持有」,是想表達「保有」和「轉手」兩種含義。比如電路。

真實的電路在工作時(有電流有電壓),其所在空間會形成電磁場而保有一部分能量(給電路充電時注入的能量),但是電路的功能在於把不同形式的能量經由電磁場傳遞,這部分持續轉手的能量因為經過了電磁場,我們也叫它電能。可是考查「電能」這個詞的使用,就知道上述定義過於廣泛了。事實上,生活中接觸到的大部分的力都是四種基本力之一的電磁力。

比如形成彈性勢能的彈力,比如形成化學能的化學鍵引力,這些能量本質上都滿足上述定義,然而我們並不會稱其為「電能」。可見語義上,「電能」是更為狹義的概念,通常指那些伴隨有巨集觀電流,或有序電磁波傳遞的系統所持有的能量

最後,根據以上對三個概念的梳理,以及前面特別提到的電容儲能的例子,我們可以說,電能有時可以視為勢能(比如在特定參考係下表現為靜電場能時),也可以視為動能(比如視電容電壓或電感電流為狀態時),有時可能兩者都不是(比如因存在渦旋電場而具有的能量),這與視角(表徵量、數學特性關係等)、條件(參考係等)和電磁場的狀態有關。

當時寫的時候有點不夠嚴肅,實際上是在僅保留數學特徵和少量物理特徵(時間函式)的基礎上,把能量和力的概念廣義化了。

所以那個「地位」的例子,已經改變了「能量」的單位(不是焦耳);而且在兩種構造下,單位大概也是不一樣的。電容的例子湊巧就是能量還是能量,單位還是焦耳,只是力不是力了(單位不是牛頓)。

所以嚴格地講,如果力只能是四大基本力或其某種等效,能量需要是以焦耳為單位、可以互相轉化的那個物理量,我把電容儲能看成動能是有問題的。也就是說,是我首先鬆弛了概念的內涵,然後才得出可以看作廣義動能的結論。當然,如果接受以答案裡保留的數學特徵為基礎去擴充力和能量的概念,那結論就是那樣。

這樣的話,其實引出了另乙個基本問題,就是物理上的力和能量,如果在我答案裡被視為「狹義」的話,它們的特殊性是啥。這個問題以後有空再補充吧。

5樓:blank

如果依照拉氏密度函式,利用變分推導Maxwell方程組的話,到可以將電勢能等效為勢能,(注意,只是等效,等效而已,只是在位置上等效勢能)

如果我們將電勢能等價為勢能,磁場能等價為動能(在這裡我們只考慮真空中,無電荷密度,無電流密度的區域),那麼拉氏密度函式為

在這裡,還需要做出假設,,下面我們用最小作用量就可以推導出來Maxwell方程組了。

把上述的代入上述的假設就可以得出

上面利用到了,.

下面需要一些向量分析的知識

代入整理下就可以得到

在固定邊界的情形下,就可以得出真空中的,無電流電荷密度情況下的Maxwell方程組了

6樓:錢塘貓叔

我覺得題主不是中學生問了乙個習題式的問題,而是問了乙個難以回答的問題,即事物的本質,電的本質是什麼?簡略答曰電子和電場,電子和電場的本質又是什麼,再往深了問涉及量子級的微觀世界,基本開始無法理清了。。。。好,如果假設世界上的所有事物都有乙個唯一且正確的規律,那麼微觀世界和巨集觀世界之間的契合和聯絡規律是什麼,無法作答。。。。

7樓:尼克恆

我是這樣想的,在重力場當中,物體會收到重力的作用。但是為什麼不能模擬於電場中呢?相對於重力場中的重力,電場中是電場力,重力場中是物體受到重力作用從而在重力勢能和動能之間相互轉化,而電場中的帶電粒子受到電場力的作用也可以讓電勢能和動能相互轉化呀。

我的分析有什麼問題嗎?

8樓:Patrick Tang

動能和勢能是機械能!

動能和勢能是機械能!

動能和勢能是機械能!再說乙個物理概念「波」

波有機械波和電磁波

機械波傳遞機械能,自然電磁波傳遞的就是電磁能量電是一種電磁波!!!!!!!

關於「電是電子運動而產生的能量」,這個概念本身就是為了方便理解而抽象出來的乙個錯誤概念。

起始電子只是發生了躍遷,並將能量向身後的兄弟們傳遞而已,類似於擊鼓傳花,傳遞的是能量,而作為能量的傳遞者,電子只是在原地來回晃動而已。

為什麼拉格朗日量是動能減勢能而非勢能減動能?

已登出 對天啦的回答做個補充 你問 最小作用量原理認為作用量要最小,當動能為零時相當於勢能最大,與最小勢能原理矛盾,為什麼不定義成勢能 動能?這裡你弄錯了概念,作用量不是動能減去勢能,而是動能減去勢能對路徑的積分,所以你說要使作用量最小,當動能為0,這時勢能要最大,這是不對的。假如動能為0,那麼根本...

電發光是電能還是光能,網路傳輸是電能還是光能,有沒有方法可以互相融合?

jcjjerry 問 可否利用石英光纜代替電線傳輸能量或直接作為照明?答 目前的技術下,不可能。石英光纖為了約束光不跑出來,直徑必須做到微公尺級 單模光纖芯的直徑為8 m 10 m,多模光纖是50 m和62.5 m 而一般我們家裡用的電線直徑就達到1.8公釐了 2.5方線 光纖如果想達到電線的功率,...

什麼是動能 勢能和靜能?運動學和動力學有什麼區別?

北大學長跳跳 我們先假設有乙個社會,這個社會中每個人都有一些現金和一間房子。現金有多有少,房子有大有小,房子的價值僅跟大小有關。社會中每個人都在不停的買房賣房,不從事任何其它賺錢的工作。下文我們會用這個社會模擬場,從而讓你深刻理解場中的概念。我們的社會中,每個人的總資產是現金加房產。而在場中,這個總...