题目

为什么只有电场力做功时,电势能和动能相互转化 ? 机械能包括哪些?

提问时间：2020-07-18

答案

只有在静电场中,才有所谓的“电势”和“电势能”.变化电场中也有电场力,但是没有电势的概念,因为任意两点之间的电势差不是恒定的.所以以下只讨论静电场.
静电场又称之为电势场,“电势”通俗来说就是“电压”.电势场中的“电势”的方向就是正电荷所受的电场力的方向.正电荷所受的电场力会使该带电物体在电场中的运动受到改变,从动力学的角度来说,这种电场力其实和其他方式的作用力效果是一样的.只要是力的作用使物体运动状态发生改变,那这个力所做的功就是物体动能的变化量.
在物理学中存在很多守恒定律：质量守恒、电荷守恒、动量守恒、能量守恒等.其实这些都是因为在实验中发现,不管情况状态怎么变,总有一些变量是在变化过程中不断地变换但总量却保持不变,于是物理学就把这些变量提取定义出来,这就是质量、电荷、动量、能量等等.所以能量守恒其实就是在各种变化过程中,能量发生各种变换的同时,总量保持不变.
回到电势能和动能相互转化的问题上来,科学家就是发现了可以定义出“电势场”、“电势能”等概念,使得“带电物体在静电场中只受电场力作用”这一个过程符合“能量守恒”,然后才给带“电”的物理量定义出单位系统,将其与力学物理量联系起来的.
机械能主要分两大类：动能和势能.动能就是运动的能量了,势能就是能够转化为动能的能量,但既然是机械范畴的势能,那一般就只有这两种：重力势能、弹性势能.