高中物理选修3-1-电势能和电势.pdf

电势能和电势

知识集结

知识元

电场力做功与电势能的关系

知识讲解

电势能

1．定义：电荷在电场中由于受到电场力作用而具有的势能叫做电势能．用字母E表示,

P

单位是焦耳

2．电势能大小：若规定电荷在B点的电势能为零，E=0,则E=W即电荷在某点的电

PBPAAB

。

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。

与重力势能表达式E=mgh类似，电势能表达式为E=φq。φ是电荷q所在位置处的电势。

PP

电势类似于高度，详见后文。

3．零点的选择：在电场中选取哪点作为电势能的零点，原则上是任意的。但通常会把离

场源电荷无穷远处电势规定为零电势，因此电荷在离场源电荷无穷远处的电势能也为零，或者

把电荷在大地表面的电势能规定为零。

4．电势能的相对性：电荷在电场中某点的电势能的大小与零势能点的选取有关，但电荷

在两点间的电势能之差和零势能点的选取无关。

5．电势能的标矢性：电势能是标量，但有正负，正负号的意义在于电荷在电场中该点所

具有的电势能比在电势能零点的电势能多了还是少了。因此电势能正值一定比负值大。

6．功能关系：电荷在电场中A点具有的电势能是E，它在B点具有的电势能是E，电

PAPB

荷从A点到B点静电力做的功就等于电势能的减少量。即W=E-E,即静电力做正功，电

ABPAPB

势能减小，静电力做负功，电势能增加。因此电场力做功是电势能变化的量度，与电荷的正负

无关。

电势

1．定义：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。有符号φ表

示，单位伏特V。

2．公式：

3．物理意义：反映电场能的性质，数值越大，表明正电荷在该点具有的电势能越大，

4．电势的决定因素：电场中各点的电势由电场本身和零电势位置的选取有关，也就是说与

场源电荷有关。若去无穷远处电势为零，则正场源电荷周围电势处处为正，负场源电荷周围电

势处处为负。

5．电势是标量，但有正负。类比高度，正电势一定比负电势高。电场中某点电势高低与规

定的零电势点的位置有关。

6．与电场线关系：任何静电场中，沿电场线方向电势依次降低，且电场线方向是电势降低

最快的方向。

例题精讲

电场力做功与电势能的关系

例1.

如图所示，实线表示某电场的电场线，虚线是一带负电的粒子只在电场力作用下的运动轨迹，

设M点和N点的电势分别为φ、φ，粒子在M和N时加速度大小分别为a、a，速度大小

MNMN

分别为v、v，电势能分别为E、E．下列判断正确的是（）

MNpMpN

A．aaB．vv

MNMN

C．φφD．E