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电势

电势是描述静电场特性的基本物理量之一,标量。库仑定律指出,两静止点电荷之间的相互作用力是向心力,其方向沿两者的连线,其大小只依赖于两者的距离。根据库仑定律和场强叠加原理可以证明,静电力对试验电荷所作的功与路径无关,仅由起点、终点的位置确定。若试验电荷在静电场中沿闭合路径移动一周,则静电力对它所作的功为零,这就是静电场的环路定理。它表明静电场是保守场或势场,存在着一个可以用来描述静电场特性的、只与位置有关的标量函数电势。

可以定义为:(1)单位正电荷由电场中某点A移到参考点O(即零势能点,一般取无限远处或者大地为零势能点)时电场力做的功与其所带电量的比值。

所以φA=Ep/q。在国际单位制中的单位是伏特(V)。

(2)电场中某点相对参考点O电势的差,叫该点的电势。

“电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷在那一点所具有的电势能。”

公式:ε=qφ(其中ε为电势能,q为电荷量,φ为电势),即φ=ε/q

在电场中,某点的电荷所具的电势能跟它的所带的电荷量之比是一个常数,它是一个与电荷本身无关的物理量,它与电荷存在与否无关,是由电场本身的性质决定的物理量。

电势也是只有大小,没有方向,也是标量。

和地势一样,电势也具有相对意义,在具体应用中,常取标准位置的电势能为零,所以标准位置的电势也为零。电势只不过是和标准位置相比较得出的结果。我们常取地球为标准位置;在理论研究时,我们常取无限远处为标准位置,在习惯上,我们也常用“电场外”这样的说法来代替“零电势位置”。

电势是一个相对量,其参考点是可以任意选取的。无论被选取的物体是不是带电,都可以被选取为标准位置 -------零参考点。例如地球本身是带负电的,其电势相对于无穷远处约为8.2×10^8 V。尽管如此,照样可以把地球作为零电势参考点,同时由于地球本身就是一个大导体,电容量很大,所以在这样的大导体上增减一些电荷,对它的电势改变影响不大。其电势比较稳定,所以,在一般的情况下,还都是选地球为零电势参考点。

(1)由电场中某点位置决定,反映电场能的性质。 

(2)与检验电荷电量、电性无关。 

(3)表示将1C正电荷从参考点移到零势点电场力做的功。

不管是正电荷的电场线还是负电荷的电场线,只要顺着电场线的方向总是电势减小的方向,逆着电场线总是电势增大的方向。所以同一电场线上,任意两点电势不相等。

正电荷电场中各点电势为正(以无穷远处为零电势点时),远离正电荷,电势降低。电势以距离的一次方递减。

负电荷电场中各点电势为负(以无穷远处为零电势点时),远离负电荷,电势增高。电势以距离的一次方递增。

沿着等势面移动电荷静电力一定不做功。电场中点电荷在静电力作用下的运动轨迹不可能在等势面上。电场中某点的电势值是确定的。

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