第4讲 电势 电势差 高中物理选修3-1

知识点总结

一、电场力做功与电势能

1．电场力做功的特点

(1)在电场中移动电荷时，电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，可见电场力做功与重力做功相似．

(2)在匀强电场中，电场力做的功W＝Eqd，其中d为沿电场线方向的位移．

2．电势能

(1)定义：

电荷在电场中具有的势能．电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到零势能位置时电场力所做的功．

(2)电场力做功与电势能变化的关系

电场力做的功等于电势能的减少量，即W_AB＝E_pA－E_pB.

(3)电势能的相对性：

电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零．

二、电势

1．电势

(1)定义：

电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．

(2)定义式：

(3)标矢性：

电势是标量，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比电势零点高(低)．

(4)相对性：

电势具有相对性，同一点的电势因零电势点的选取的不同而不同．

(5)沿着电场线方向电势逐渐降低．

 

2．等势面

(1)定义：

电场中电势相等的各点构成的面．

(2)特点

①电场线跟等势面垂直，即场强的方向跟等势面垂直．

②在等势面上移动电荷时电场力不做功．

③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面．

④等差等势面越密的地方电场强度越大；反之越小．

⑤任意两等势面不相交．

深化拓展

(1)电势是描述电场本身的能的性质的物理量，由电场本身决定，而电势能反映电荷在电场中某点所具有的电势能，由电荷与电场共同决定．

(2)或E_p＝ψq.

三、电势差

1．电势差：

电荷q在电场中A、B两点间移动时，电场力所做的功W_AB跟它的电荷量q的比值，叫做A、B间的电势差，也叫电压．

公式：

单位：伏(V)．

2．电势差与电势的关系：

U_AB＝φ_A－φ_B，电势差是标量，可以是正值，也可以是负值，而且有U_AB＝－U_BA.

3．电势差U_AB由电场中A、B两点的位置决定，与移动的电荷q、电场力做的功W_AB无关，与零电势点的选取也无关．

4．电势差与电场强度的关系：

匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积．即U＝Ed，也可以写作

电势能大小的比较方法

(1)做功判断法

电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方，反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方．

特别提醒　其他各种方法都是在此基础上推理出来的，最终还要回归到电场力做功与电势能变化关系上．

(2)场电荷判断法

①离场正电荷越近，正电荷的电势能越大；负电荷的电势能越小．

②离场负电荷越近，正电荷的电势能越小；负电荷的电势能越大．

(3)电场线法

①正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大．

②负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小．

(4)公式法

由E_p＝qφ，将q、φ的大小、正负号一起代入公式，E_p的正值越大，电势能越大；E_p的负值越大，电势能越小．