潜在的gydF4y2Ba

一个潜在的函数ϕ(gydF4y2BargydF4y2Ba)定义为ϕ=gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba/gydF4y2BargydF4y2Ba,在那里gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba是一个常数,采用恒定值在每个领域集中在原点。嵌套的球体是集gydF4y2Ba模拟gydF4y2Ba在三维空间的gydF4y2Ba轮廓gydF4y2Ba地图上的高度,和研究生ϕ的一个点gydF4y2BargydF4y2Ba是一个矢量指向正常通过的范围gydF4y2BargydF4y2Ba;因此它是沿着半径gydF4y2BargydF4y2Ba,−级gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba/gydF4y2BargydF4y2Ba^2gydF4y2Ba。也就是说,毕业生ϕ=−gydF4y2Ba一个gydF4y2BargydF4y2Ba/gydF4y2BargydF4y2Ba^3gydF4y2Ba并描述了一个字段的平方反比的形式。如果gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba设置等于gydF4y2Ba问gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba/ 4πεgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba,gydF4y2Ba静电场gydF4y2Ba由于电荷gydF4y2Ba问gydF4y2Ba_1gydF4y2Ba在原点gydF4y2BaEgydF4y2Ba=−毕业生ϕ。gydF4y2Ba

图8:等电位(连续线)和电场线(虚线)+ 3级两电荷和−1(见文本)。gydF4y2Ba

当字段是由许多点费用,每个有助于潜在的ϕ(gydF4y2BargydF4y2Ba)比例的大小,电荷之间的距离平方成反比gydF4y2BargydF4y2Ba。发现磁场强度gydF4y2BaEgydF4y2Ba在gydF4y2BargydF4y2Ba,潜在的贡献可以添加数字和合成ϕ绘制的轮廓;从这些gydF4y2BaEgydF4y2Ba是通过计算−毕业生ϕ。的使用潜力,向量加法的必要性是个人领域的贡献gydF4y2Ba避免gydF4y2Ba。的一个例子gydF4y2Ba等位gydF4y2Ba所示gydF4y2Ba图8gydF4y2Ba。每个由方程3 /决定gydF4y2BargydF4y2Ba_1gydF4y2Ba−1 /gydF4y2BargydF4y2Ba_2gydF4y2Ba=常数,不同的恒定值,如图所示。对于任何两个电荷相反的符号,等势面,ϕ= 0,是一个球体,没有其他。gydF4y2Ba

保守力gydF4y2Ba

平方反比定律gydF4y2Ba万有引力gydF4y2Ba和静电学的中心力量,一个粒子施加的力在另一个是沿着线加入他们,也是独立的方向。无论力与距离的变化,中央的力量总是可以表示为一个潜在的;可以发现被称为潜在的力量gydF4y2Ba保守的gydF4y2Ba。力所做的功gydF4y2BaFgydF4y2Ba(gydF4y2BargydF4y2Ba)沿着一条线从一个粒子gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba来gydF4y2BaBgydF4y2Ba是gydF4y2Ba线积分gydF4y2Ba 小说描绘了一个线积分。gydF4y2Ba FgydF4y2Ba·gydF4y2BadgydF4y2BalgydF4y2Ba,或gydF4y2Ba毕业生ϕ·gydF4y2BadgydF4y2BalgydF4y2Ba如果gydF4y2BaFgydF4y2Ba来自一个潜在的ϕ,这个呢gydF4y2Ba积分gydF4y2Ba只是ϕ的区别在哪里gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba和gydF4y2BaBgydF4y2Ba。gydF4y2Ba

的电离gydF4y2Ba氢gydF4y2Ba 分子gydF4y2Ba包括两个gydF4y2Ba质子gydF4y2Ba一个连在了一起gydF4y2Ba电子gydF4y2Ba花了大部分的时间在该地区之间的质子。考虑的力作用在一个质子,我们可以看到,它是被电子所吸引,当它在中间,比实际更强烈排斥其他质子。这个论点是不够精确的证明合力是有吸引力的,但一个精确的gydF4y2Ba量子gydF4y2Ba力学计算表明,如果质子不太紧密。近方法质子排斥占主导地位,但随着一个质子分开吸引力上升到峰值,然后很快就落在了一个较低的值。的距离,1.06×10gydF4y2Ba^{−10gydF4y2Ba}米,迫使改变的迹象,对应于ϕ取其最小值和潜力gydF4y2Ba平衡gydF4y2Ba的质子离子的分离。这是一个中央的一个例子gydF4y2Ba力场gydF4y2Ba距离平方反比的性格。gydF4y2Ba

类似的吸引力源自于一个粒子之间共享他人发现的gydF4y2Ba强核力gydF4y2Ba把原子核结合在一起。最简单的例子是gydF4y2Ba氘核gydF4y2Ba的核gydF4y2Ba重氢gydF4y2Ba,它由一个质子和一个gydF4y2Ba中子gydF4y2Ba或两个中子受到积极的介子(介子的质量是电子的273倍,当在自由状态)。没有中子之间的排斥力gydF4y2Ba类似的gydF4y2Ba质子之间的库仑排斥gydF4y2Ba氢离子gydF4y2Ba,引力与距离的变化遵循gydF4y2Ba法律gydF4y2BaFgydF4y2Ba= (gydF4y2BaggydF4y2Ba^2gydF4y2Ba/gydF4y2BargydF4y2Ba^2gydF4y2Ba)gydF4y2BaegydF4y2Ba^{−gydF4y2BargydF4y2Ba/gydF4y2BargydF4y2Ba}_0gydF4y2Ba,在这gydF4y2BaggydF4y2Ba是一个常量类似于电荷在静电学和gydF4y2BargydF4y2Ba_0gydF4y2Ba距离为1.4×10吗gydF4y2Ba^{-15年gydF4y2Ba}米,这是类似的分离单个原子核的质子和中子。在分色拉近gydF4y2BargydF4y2Ba_0gydF4y2Ba,迫使接近一个平方反比定律的吸引力,但指数项时杀死了吸引力gydF4y2BargydF4y2Ba只是几次gydF4y2BargydF4y2Ba_0gydF4y2Ba(例如,当gydF4y2BargydF4y2Ba是5gydF4y2BargydF4y2Ba_0gydF4y2Ba,gydF4y2Ba指数gydF4y2Ba降低了部队的150倍)。gydF4y2Ba

因为在距离不到强大的核力量gydF4y2BargydF4y2Ba_0gydF4y2Ba分享与引力平方反比定律和库仑力,直接比较的优势是可能的。两个质子之间的引力在给定的距离只有5×10gydF4y2Ba^{−39gydF4y2Ba}倍强gydF4y2Ba库仑力gydF4y2Ba在同一分离,这本身是弱于强核力的1400倍。核力因此能够维系一个质子和中子组成的原子核的库仑排斥尽管质子。原子核的规模和原子引力非常微不足道的;他们让自己觉得只有当极大量的电中性的原子,在gydF4y2Ba陆地gydF4y2Ba或宇宙的规模。gydF4y2Ba

电场线gydF4y2Ba

向量场,gydF4y2BaVgydF4y2Ba=−毕业生ϕ,与潜在的ϕ总是指示正常等位面,和空间变化的方向可以用连续线绘制相应的,喜欢的gydF4y2Ba图8gydF4y2Ba。箭头表示力的方向,将作用于一个正电荷;因此他们点远离附近的电荷+ 3和电荷−1。如果字段是平方反比的字符(重力、静电),电场线可能会吸引来表示磁场的方向和强度。因此,从一个孤立的gydF4y2Ba问gydF4y2Ba大量的gydF4y2Ba径向gydF4y2Ba可以绘制线条,填充固体角均匀。自从场强下降1 /gydF4y2BargydF4y2Ba^2gydF4y2Ba和一个球体的区域集中在增加gydF4y2BargydF4y2Ba^2gydF4y2Ba,线穿过单位面积的数量在每个领域变化为1 /gydF4y2BargydF4y2Ba^2gydF4y2Ba以同样的方式,磁场强度。在这种情况下,密度线穿越一个元素区域正常的线代表这一点的场强。结果可以推广到适用于任何分布的指控。电场线绘制等gydF4y2Ba连续gydF4y2Ba除了在自己的指控,作为线路的来源。从每一个正电荷gydF4y2Ba问gydF4y2Ba(即,线出现。,向外突出的箭头)的数量成正比gydF4y2Ba问gydF4y2Ba,而同样比例的数量输入负电荷−gydF4y2Ba问gydF4y2Ba。的密度线然后给任何一点的电场强度的措施。这优雅的建筑只有平方反比的力量。gydF4y2Ba