高二物理电势能和电势
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第4节 电势能和电势
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要点一 判断电势高低的方法
电场具有力的性质和能的性质，描述电场的物理量有电势、电势能、静电力、静电力做功等，为了更好地描述电场，还有电场线、等势面等概念，可以从多个角度判断电势高低．
1．在正电荷产生的电场中，离电荷越近电势越高，在负电荷产生的电场中，离电荷越近，电势越低．
2．电势的正负．若以无穷远处电势为零，则正点电荷周围各点电势为正，负点电荷周围各点电势为负．
3．利用电场线判断电势高低．沿电场线的方向电势越来越低．
4．根据只在静电力作用下电荷的移动情况来判断．只在静电力作用下，电荷由静止开始移动，正电荷总是由电势高的点移向电势低的点；负电荷总是由电势低的点移向电势高的点．但它们都是由电势能高的点移向电势能低的点．
要点二 理解等势面及其与电场线的关系
1．电场线总是与等势面垂直的(因为如果电场线与等势面不垂直，电场在等势面上就有分量，在等势面上移动电荷，静电力就会做功)，因此，电荷沿电场线移动，静电力必定做功，而电荷沿等势面移动，静电力必定不做功．
2．在同一电场中，等差等势面的疏密也反映了电场的强弱，等势面密处，电场线密，电场也强，反之则弱．
3．已知等势面，可以画出电场线；已知电场线，也可以画出等势面．
4．电场线反映了电场的分布情况，它是一簇带箭头的不闭合的有向曲线，而等势面是一系列的电势相等的点构成的面，可以是封闭的，也可以是不封闭的．
要点三 等势面的特点和应用 1．特点
(1)在同一等势面内任意两点间移动电荷时，静电力不做功． (2)在空间没有电荷的地方两等势面不相交．
(3)电场线总是和等势面垂直，且从电势较高的等势面指向电势较低的等势面．
(4)在电场线密集的地方，等差等势面密集．在电场线稀疏的地方，等差等势面稀疏． (5)等势面是虚拟的，为描述电场的性质而假想的面． 2．应用
(1)由等势面可以判断电场中各点电势的高低及差别．
(2)由等势面可以判断电荷在电场中移动时静电力做功的情况．
(3)由于等势面和电场线垂直，已知等势面的形状分布，可以绘制电场线，从而确定电场大体分布．
(4)由等差等势面的疏密，可以定性地确定某点场强的大小.
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1.重力做功和静电力做功的异同点如何？ 重力做功
静电力做功 相似点 重力对物体做正功，物体重力势能减少，静电力对电荷做正功，电荷电势能减少，重力对物体做负功，物体重力势能增静电力对电荷做负功，电荷电势能增加．其数值与路径无关，只与始末位置加．其数值与路径无关，只与始末位置有关 有关 由于存在两种电荷，静电力做功和重力做功有很大差异．例如：在同一电场中沿同一方向移动正电荷与移动负电荷，电荷电势能的变化是相反的，静电力做功的正负也是相反的 由静电力做功的特点引入了电势能 不同点 重力只有引力，正、负功比较容易判断．例如，物体上升，重力做负功 应用 由重力做功的特点引入重力势能 2.电势和电势能的区别和联系是什么？ 电势φ 物理 意义 反映电场的能的性质的物理量，即已知电势就可以知道任意电荷在该点的电势能 电势能Ep 电荷在电场中某点所具有的能量 相关 因素 电场中某一点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟检验电荷q无关 电势能大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的 4
大小 正负 电势沿电场线逐渐下降，取定零电势正点电荷(＋q)：电势能的正负跟电势点后，某点的电势高于零者，为正值；的正负相同．负点电荷(－q)：电势能某点的电势低于零者，为负值 的正负跟电势的正负相反 单位 联系 伏特V Epφ＝ q焦耳J Ep＝qφ 3.常见电场等势面和电场线的图示应该怎样画？ (1)点电荷电场：等势面是以点电荷为球心的一簇球面，越向外越稀疏，如图1－4－5所示．
图1－4－5
(2)等量异种点电荷的电场：是两簇对称曲面，两点电荷连线的中垂面是一个等势面．如图1－4－6所示．在从正电荷到负电荷的连线上电势逐渐降低，φA>φA′；在中垂线上φB＝φB′.
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