第8讲电势电势能本讲提纲1.电势的概念2.电势与场强的关系3.电势叠加原理4.电势分布图本讲的概念看似深奥抽象，其实有很多相似的概念可以类比；本讲的题看似思路单一，计算简洁，但是对于物理思想方法的提炼帮助很大。知识模块一定义概念体系引入：势的概念物理学名词[potential]。亦称“位”。当一个物理量只随空间变化的时，这种随着空间分布的物理量就可以叫势。比如地理图中的等高面，每个面上的点势都是一样的，表示这种高度的物理量就可以叫重力势。物理学的核心竞争力在于更高效率的描述现实规律，我们不妨反省以上定义的行为，定义重力势（高度）的最大作用对于计算重力做功与重力作用下能量变化会减少描述的步骤。所以在我们了解了电场力的性质后，我们继续研究电场力做功的特点，并定义一个类似重力势能的概念--电势能。知识点睛1．电场力做功的特点在静电场中，电场力对移动电荷做功，只与始末位置有关，与电荷的运动路径无关（这一点理解不难，用点电荷的力推理一下就可以了，不过要写成严格的数学表达式有些废纸，略去了）．只要在电场中初末位置A、B确定了，移动电荷q做的功W便确定了．如果在电场中沿闭合路径运动一周，AB高一·物理·竞赛班·第8讲·教师版讲述高端的真正的物理学1则电场力做功为零，这跟重力做功的情况类似。2．电势差WUABU适用于任何电场．ABqABAB电势差与移动电荷的路径和电荷量无关，只跟两点的位置有关．在电场中任何两点间的电势差都有确定的值，不能认为U与W成正比，与q成反比．ABABUU，若U5V，其意义是A点电势比B点电势低5V，或者说B点电势比A点电势ABBAAB高5V．3．电势电场中某点的电势，等于该点与零电势点间的电势差，在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势点时电场所做的功．令0，则U．BAABAB电势具有相对性，电势的数值与零点电势点的选取有关，零点电势点的选取不同，同一点的电势的数值则不同，理论研究中，通常以无限远点为零电势点，在实际处理问题中，又常取大地为零电势．电势是标量，但有正负，表示各点电势的高低．在规定零电势点后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值，正值表示该点电势高于零电势，负值表示该点电势低于零电势．沿着电场方向，电势越来越低．电场强度的方向是电势降低最快的方向．4．电势高低的判断方法电场线法：顺着电场线方向电势逐渐降低．W由UAB及U来判断：若U0，则，若U0，则，若U0，ABqABABABABABABAB则．AB根据场源电荷的电场来判断：在正电荷产生的电场中，离它越近电势越高；在负电荷产生的电场中，离电荷越近电势越低．根据电场力做功来判断：正电荷在电场力作用下移动时，电场力做正功，电荷由高电势处移向低电势处；正电荷克服电场力做功，电荷由低电势处移向高电势处，对于负电荷，情况恰好相反．5．电势能电势能由电场和电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的，通常习惯说成是电场中的电荷具有多少电势能．电势能是一个相对量，其数值与零电势能的选择有关，因此确定电荷的电势能首先确定参考点，也就是零电势能位置，即电势为零的位置．电势能是标量，电势能的正负仅表示大小，正值有示高于零电势能；负值有示低于零电势能．电场做功与电势能变化的关系：电场力对电荷做正功，电势能减少，电场力对电荷做负功，电势能增加，且电势能的改变量等于电场力做功的多少，即WE．P6.等势面的特点既然电场中我们根据其做功的特点定义了每一个点有一个电势，那么我们把电势相等的点连接就成为一个等势面。不难得出，等势面一定与电场线垂直，即跟场强的方向垂直．电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面．高一·物理·竞赛班·第8讲·教师版讲述高端的真正的物理学2在同一等势面上移动电荷时电场力不做功．不同的等势面不会相交．等差等势面越密的地方，电场强度越大，即等差等势面的分布疏密可以描述电场强弱．8．电势与电场强度的关系在匀强电场中，沿电场强度方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积，UEd．如果电场中两点不沿场强方向，d的取值应为在场强方向的投影，即电场中两点所在的等势面的垂直距离．对于非匀强场，我们只需要对局部求导即可，即：ExxEyyEzz以上三个式子简便记作：E。9.电势叠加原理电势和场强一样，也可以叠加．因为电势是标量，因此在点电荷组形成的电场中，任一点的电势等于每个电荷单独存在时，在该点产