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高中物理备考知识清单-静电场中的能量

【思维导图】

【知识清单】

一、电势能和电势

（一）静电力做功的特点

在匀强电场中移动电荷时，静电力所做的功与电荷的起始位置和终止位置

有关，与电荷经过的路径无关.

（二）电势能

1.定义：电荷在电场中具有的势能，用E表示.

p

2.静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的变化量.表

达式：W=E-E.

ABpApB

(1)静电力做正功，电势能减少；

(2)静电力做负功，电势能增加.

3.电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位

置时静电力所做的功.

4.电势能具有相对性

电势能零点的规定：通常把电荷在离场源电荷无限远处或把电荷在大地表

面的电势能规定为0.

5.对电势能的理解

(1)系统性：电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有

的，我们习惯上说成电荷的电势能.

(2)相对性：电势能是相对的，其大小与选定的电势能为零的参考点有关.

确定电荷的电势能，首先应确定参考点.

(3)电势能是标量，有正负但没有方向.

(4)电荷在电场中某点的电势能，等于把它从该点移动到零电势能位置时静

电力所做的功.

（三）电势

1.定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比.

2.公式：φ=.

3.单位：在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V，1V=1J/C.

4.电势高低的判断：沿着电场线方向电势逐渐降低.

5.电势的相对性：只有在规定了零电势点之后，才能确定电场中某点的电

势，一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0.

6.电势是标(填“矢”或“标”)量，只有大小，没有方向.

7.电势高低的判断方法

(1)电场线法：沿着电场线方向电势逐渐降低.

(2)公式法：由φ=知，对于同一正电荷，电势能越大，所在位置的电势越

高；对于同一负电荷，电势能越小，所在位置的电势越高.

二、电势差

（一）电势差

1.定义：电场中两点之间电势的差值，也叫作电压.U=φ-φ，U=φ-φ，

ABABBABA

U=-U.

ABBA

2.电势差是标量，有正负，电势差的正负表示电势的高低.U0，表示A

AB

点电势比B点电势高.

3.静电力做功与电势差的关系

W=qU或U=.其中W仅是静电力做的功.

ABABABAB

把电荷q的电性和电势差U的正负代入进行运算，功为正，说明静电力做

正功，电荷的电势能减小；功为负，说明静电力做负功，电荷的电势能增

大.

4.电势差的理解

(1)电势差反映了电场的能的性质，决定于电场本身，与试探电荷无关.

(2)电势差可以是正值也可以是负值，电势差的正负表示两点电势的高低；

U=-U，与零电势点的选取无关.

ABBA

(3)电场中某点的电势在数值上等于该点与零电势点之间的电势差.

5.电势和电势差的比较

（二）等势面

1.定义：电场中电势相同的各点构成的面.

2.等势面的特点

(1)在同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功.

(2)等势面一定跟电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直.

(3)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面.

3.等势面的特点及应用

(1)在同一个等势面上移动电荷时，静电力不做功，电荷的电势能不变.

(2)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，由

此可以绘制电场线，从而可以确定电场的大致分布.

(3)等差等势面密的地方，电场强度较强；等差等势面疏的地方，电场强度

较弱，由等差等势面的疏密可以定性分析场强大小.

(4)任意两个等势面都不相交.

三、电势差与电场强度的关系

（一）匀强电场中电势差与电场强度的关系

1.匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场方向