高中物理选修3-1——静电场（四）之电势能和电势

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        在上图中，一个电荷+q在电场E中，势必会受到一个电场力F=qE的作用， 从a点移动到b点，移动的距离为x，当一个物体在某个力的作用下做出了位移，就会涉及到做功w=Fx，而做功就会牵涉到能量的概念，下面来对其进行介绍。

1 电场力做功的特点

        在上图中，电荷+q置于匀强点成E中， 分别经过a、b、c三条路径到达A点。 

        1）在a路径：；

        2）在b路径：；

        3）在c路径：；将该曲线细分成若干小小份，再进行计算，最后的值依旧与1）和2）相同。

        根据上述3点可以得出结论：电场力做功与路径无关。

2 电场力做功与电势能转换的关系

        1、电势能定义：在电场中一种与位置有关的势能。

        2、符号：

分析电场力做功与电势能转换的关系：

        假设电荷在A点的速度为0，在电场力F的作用下将电荷移动到B点，此时，电荷会获取到一个加速度，为：

        此时，电荷会获得一个动能为：

        动能的增加，说明电场力对该正电荷做正功，动能的增加，势必会引起势能的减少，所以二者的关系为：

        1、电场力做正功，电势能减少；

        2、电场力做负功，电势能增加。

        在电场中，同样从A点到B点，移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能的变化是相反的。

3 如何确定势能的大小

        如果了解重力势能的内容，可以做类比。

        一个东西想知道其某种性质，则需要参考点，比如人的体重有多重，是以0为参考点的。同样，电荷在某处的势能的大小也需要一个参考点，该参考点称为“0”电势能点。

        对于正电荷，选取B点为零电势能点，从C点移动到B点的势能比从A点移动到B点的能量要多，所以沿着电场线方向，正电荷在C点的势能比在B点的势能要大（可以从距离越远，速度越快，动能就越大的角度进行分析）。

4 电势及其电势的特点

4.1 定义   

         电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势，公式为：

        单位为伏特（V），为一个标量。

4.2 电势的特点

        如下图所示。

        假设，B点为“0”电势点，将D点的电荷移动到B点做的功比将A点的电荷移动到B点做的功要多，所以有：

W_{AB}\Rightarrow E_{PD}> E_{PA}”> 

        如果将C点的电荷移到B点，电场力做负功，则电势能增加，所以。

        根据电势的定义有：

\phi _{A}> \phi _{B}=0> \phi _{C}”>

        根据以上的推论，就可以得出以下几个结论：

1. 沿着电场线的方向，电势是降低的；
2. 在0电势点的左端的电势＜0，在0电势点的右端的电势＞0，前提是电场线方向是从左至右的。 
3. 在电场中同一点，正、负电荷的电势能不同；
4. 沿着电场线方向，移动电荷有：正电荷电势能减小，负电荷电势能增加；
5. 根据上述第1点与第4点可以看出，讨论电势，则是在电场的范畴，讨论电势能，则是具体到单独的正、负电荷。

5 等势面

        电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。此处不再具体讨论。