第四节、电势能和电势
复习功和能量的关系：如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得动能入手，提出问
题：是什么能转化为试探电荷的动能？
一、静电力做功的特点
让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点，我们来计算这几种情况下静电力对电荷所做的功。

结论：
拓展：该特点对于非匀强电场中也是
成立的。

二、电势能
寻找类比点：力做功只与物体位置有关，而与运动路径无关的事例在物理中有哪些呢？属于什么能？
1．电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能我们叫做电势能。

电势能用Ep表示。

思考:如果做功与路径有关，那能否建立电势能的概念呢？
2．讨论：静电力做功与电势能变化的关
系
电场力做多少功，电势能就变化多少。

W AB＝－（E pB－E pA）＝E pA－E PB
思考:对不同的电荷从A运动到B的过程中，电势能的变化情况：
（1）正电荷从A运动到B电场力做正功，即有W AB>0，则E pA>E pB，电势能减少。

(2)负电荷从A运动到B做正功，即有W AB<0，则E pA>E pB，电势能增加。

3．求电荷在某点处具有的电势能
问题：在上面的问题中，请分析求出A点的电势能为多少？
类比分析：如何求出A点的重力势能呢？进而联系到电势能的求法。

则E pA＝W AB （以B为电势能零点）
电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。

4．零势能面的选择
通常把电荷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。

拓展：判断电荷在电场中A、B两点具有的电势能高低：将电荷由A点移动到B点，根据静电力做功情况判断。

若静电力做功为正功，电势能减少，电荷在A点电势能大于在B点的电势能。

反之静电力做负功，电势能增加，电荷在A点电势能小于在B点的电势能
三、电势
选B点为零势能面，则E pA＝qE场Lcosθ
可见，E pA与q成正比，即电势能跟电荷量的比值E pA/q都是相同的。

对电场中不同位置，
由于L与θ可以不同，所以这个比值一般是不同的。

电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，是由电场中这点的位置决定的，跟试
探电荷本身无关。

1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与他的电荷量的比值，叫做这一点的电势。

用φ表
示。

表达式：φ＝E p/q （与试探电荷无关）
2．电势是标量，它只有大小没有方向，但有正负。

3．单位：伏特（V）1V＝1J/C
物理意义：电荷量为1C的电荷在该点的电势能是1J，则该点的电势就是1V。

思索：如何来判断电势的高低呢？
根据静电力做功的正负，判断电势能的变化，进而判定电势的高低。

现通过具体情景来进行分析。

思考：负电荷顺着电场线的方向移动，电势能如何变化？电势如何变化？
对于正电荷，电场力做正功，电势能如何变化？电势如何变化？
对于负电荷，电场力做正功，电势能如何变化？电势如何变化？
4．电场线指向电势降低的方向。

电势顺线降低；顺着电场线方向，电势越来越低。

场强如何变化？
与电势能相似，Ep有零势能面，因此电势也具有相对性。

应该先规定电场中某处的电势为零，然后才能确定电场中其他各点的电势。

5．零电势位置的规定：电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关，即电势的数值决定于零电势的选择。

因此电势有正负之分，是由于其零电势的选择决定。

通常以大地或无穷远默认为零。

四、等势面
1．等势面：电场中电势相同的各点构成的面。

2．等势面与电场线的关系
⑴在同一等势面上各点电势相等，所以在同一等势面上移动电荷，静电力不做功。

⑵电场线跟等势面一定垂直，即跟电场强度的方向垂直。

而沿着电场线的方向，电势越来越低。

电势能如何变化？即电场线跟等势面垂直，并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。

⑶若两个相邻的等势面间的电势之差是相等的，则等差等势面越密，电场强度越大。

⑷等势面不相交。

总结：
1、如何比较电场中两点电势能的大小？
2、如何比较电场中两点电势的高低？
3、电场力做功、电势能变化、电势高低之间的关系？。