高中物理实用辞典素材：电势能

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1、【电势能】与重力场一样，静电场是一个有势场。在静电场中所以能引入电势能的概念，是因为静电场具有势场的性质。所谓的势场，就是当点电荷q在任意静电场中运动时，电场力所做的功只取决于运动的始末位置而与路径无关。这种性质叫做有位性（有势性），具有这种性质的场叫做位场（势场）。在静电场中任意选取一个参考点，将正电荷q从该点移到静电场中的另一点P在此过程中，如果是外力反抗电场力作功，则所作的功等于q从参考点移到P点所增加的电势能。若从参考点到P点是电场力作正功则所作的功等于q所减少的电势能。假如电荷q在参考点的电势能为零，则将正电

2、荷q由参考点反抗电场力使之移到P点所作的功就等于q在P点时所具有的电势能。通常把无穷远处定义为电势能的零点。实用上常把地球表面作为电势能的零点。在静电场中将电荷q放在由点电荷Q所激发的场中，如图3－1所示，设点电荷q从场中的P1点沿某一路径移到另一点P2，任取一元位移，设q在位移前后与Q的距离分别为r和r′。场力在这一元位移上所作的元功dA=Fdlcosa。其中a是与的夹角，由图可当电荷q在点电荷Q的场中运动时电场力所作的功只取决于运动电荷的始末位置，而与路径无关。任何电荷在静电场中的电势能的数值是由该电荷和电源电荷以

3、及它们之间的相对位置所决定。电荷在匀强电场中移动时，场力所作的功可以从功的定义直接计算，即W=FScosθ=qFScosθ。也可以根据电势能的变化来计算，即W=ε始—ε终，对不均匀场，一般采用电势能的变化来计算比较方便。由于电势能等于电量q和电势Ｕ的乘积，所以电场力所作的功也可以写成为W=qＵ始-qＵ终=q（Ｕ始-Ｕ终）。 【电势】电势是描写电场的一个物理量，也称为“电位”。静电场中某点的电势等于单位正电荷在该点时所具有的势能。理论上常把“无穷远”用心爱心专心处作为电势零点，实用上则常取地球表面为电势零点。故某点的电势

4、在数值上也等于单位正电荷从该点移到无穷远（或地面）时电场对它所作的功。这功与所经路径无关，所以场中各点的电势各有一定数值。例如由正电荷所激发的场中的单位正电荷，从场中的某点移到无穷远时，电场力作正功，则该点的电势为正。如果是负电荷所激发的场，场中某点的单位正电荷移到无穷远处，电场力所作的功为负，则该点的电势也为负。和电势能一样，电势的概念也是因为静电场具有“功和路程无关”的性质而引入的，但电势能和试探电荷的正负大小有关，而电势完全取决于电场本身，它的数值只和场源电荷的电性、电量大小及所考虑的点的位置有关，和试探电荷的数

5、值及存在与否无关。因为对电场中指定点电势的单位就是由此公式规定的。正点电荷q0的电场中各点电势都是正物理量，但电势和电场作功相联系，场强和电场力相联系，所以前者是标量，后者是矢量。在计算场的迭加问题时，电势取标量和，场强用矢量和。在匀强电场中，电荷q沿电场方向移动距离d，电场力所作的功W=qEd，而电势能改变量为qＵab，a、b为电荷q的始点和终点。根据功能关系，二者应该相等，即qEd=qＵab，位距离的电势差（电压），方向指向电势降落的方向。对于非均匀场，向电势降落的方向。这一关系非常重要，因为在实践中一般能直接测量

6、的是各个导体的电势，求得电势后就可利用求导数而计算场强。直接求解含有电场强度的矢量方程是比较困难的，而求解含有电势的标量方程，相对说来较为方便（理论物理中的泊松方程和拉普拉斯方程就是电势解场的实例）。用心爱心专心【等势面】亦称为“等位面”。在有势场中，势的数值相等的各点所联成的面。一般规定每隔一定数值的势画一等势面，场较强的地方等势面较密，较弱的地方较疏，因此等势面是描述场分布情况的一种直观图象。例如点电荷产生的静电场，等势面是以点电荷为中心的一组同心球面，且内密外疏。电荷沿同一等势面移动时，电场力不作功，所以等势面与

7、电场方向永远是垂直的。静电场中的任何导体的表面都是等势面；又因其内部不存在电场，它同时也是一个等势体。静电场中的电力线处处和等势面相垂直，并指向电势降落的方向。【电势差】静电场中或直流电路中两点间电势的差值，也称为“电位差”或“电压”。数值上等于电场力使单位正电荷从一点移动到另一点时所作的功。在交流电路中，两点间的电势差在正负极大值之间作周期性变化，所以电势差只有瞬时值的意义，常用有效值表示，一般交流用下总是从电势高的地方走向电势低的地方。假定A点的电势为ＵA，B点的电势为ＵB，而ＵA＞ＵB，把正电荷q从A点移到B点，

8、q的电势能减少量为qＵA-qＵB即W=q（ＵA-（ＵB）=qＵAB，ＵAB就是AB两点间的电势差（或电压）。【电子伏特】在研究原子、原子核、基本粒子等微小粒于时，往往用电子伏特作为能量单位。1电子伏特，就是带有单个电子电量的带电粒子，在电压为1伏特的两点间，在电场力作用下粒子所增加的能量。它是带电粒子加速器中的能量单位，用起来比较