大家有没有这样的经历?小时候玩弹弓,把弹弓拉得越长,感觉它就越有力量。松手的一瞬间,橡皮筋恢复原状,小石子就飞了出去。其实这就是一种势能的表现。
再比如我们爬山的时候,站在山顶往下看,总觉得有一种“一跃而下”的冲动。虽然我们并没有真的跳下去,但你知道吗?当你站在高处时,你的身体也储存了一种能量,科学家们把它叫做重力势能。这种能量来源于地球对物体的引力,高度越高,重力势能就越大。
还有生活中常见的压缩弹簧,当你用力按压它时,它会变得越来越紧,松开后又能恢复原状。这其实就是弹性势能,它储存在被拉伸或压缩的物体内部。
电势能也是一样的道理。在电路中,当电子从高电位移动到低电位时,它们就像从高处滚落的小球一样,会释放出能量。这个过程中,高电位相当于“高处”,低电位相当于“低处”。所以,电势能就是电荷在电场中由于位置不同而具有的能量。
这些例子告诉我们,势能就像是一个储蓄罐,当我们对某个系统做了功,就把能量存进去;当系统发生变化时,这部分能量就会以另一种形式释放出来。无论是重力势能、弹性势能还是电势能,它们的本质都是一样的——都是因为位置或者状态的变化而产生的能量储备。