Page 259 - 世界学

第七章 能量世界学 243

一般力学中常见的几种势能：
（1）重力势能

重力是保守力。质量为 m 的物体，所受到的重力是 mg（g=9.80665m/s^2 是重
力加速度）。如果把地面选作零势能位置，则物体在高度处所具有的重力势能为：

Ep=mgh（Ep 为重力势能，m 为质量，g 为重力加速度，在大多数情况下 h 为物体
距离参考平面的高度），更严格地说，这是物体与地球组成的系统所具有的势能。

（2）引力势能
物体离地球中心的距离 r 很大时，必须考虑到地心引力随距离的变化。质量为

m 的物体所受地心引力大小是不一样的，引力势能表达式是 E=-GMm/r。是标量，
单位为焦（J），G=6.673×10m/(kg·s) 为引力常数，M 为产生引力场物体（中心天体）
的质量，m 为研究对象的质量，r 为两者质心的距离。

对于质量和半径分别为 M 和 R 的星体﹐其引力势能 Ω=-GM/R ﹐式中 G 为引
力常数﹐为与质量分布有关的因子﹐量级为 1。

（3）弹性势能
弹性势能是物体因为弹性形变而具有的能量。

（4）磁场势能
磁场势能是由磁场引力或斥力使物体间相对位置发生变化；物质被磁化或退磁

使物质内部特性发生改变的能量叫磁场势能。（磁场是非保守场，是有旋场，而势
能应该是存在于有势场，有势场的条件之一就是无旋场，因此要质疑磁场势能的
说法）

（5）电势能
电磁负荷在电场中由于受电场作用而具有由位置决定的能叫电势能。

Ep（电势能）=WAO=q·φA
当φA ＞ 0 时，q ＞ 0，则 Ep ＞ 0，q ＜ 0，则 Ep ＜ 0；当 φA ＜ 0 时，q ＞ 0，
则 Ep ＜ 0，q ＜ 0，则 Ep ＞ 0。

（6）分子势能
分子势能是分子间的相互作用力而产生的能量，分为斥力和引力。在平衡位置

时相对平衡，小于平衡位置时表现为斥力，大于平衡位置时表现为引力。但无论何
时，引力与斥力都是同时存在的。