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电势差、电势、电势能、等势面知识归纳 一．电势差UAB的理解 电势差： 电荷在电场中两点间移动时，电场力所做的功跟它的电量的比值，叫这两点间的电势差． 1．电势差与电场力做功：类比着在重力场中重力做功与高度间的关系，得出电场力做功与电势差的关系． WAB = qUAB其中UAB =WABq是由电场及A、B两点位置确定的物理量． 与被移动的电荷无关，与路径无关，与零电势面选择无关． 2．公式UAB = WABq，标量的正负不表示大小，计算时可以把WAB和q都代入正、负号进行计算． 也可以WAB和q只代绝对值求出UAB的绝对值．UAB= -UAB． 单位伏(V)即1 V= 1 J/C (3)电势差是从能量的角度反映电场性质的物理量． 二．电势φ： 电场中某点的电势等于该点与参考点之间的电势差．也等于单位正电荷由该点移到参考点时电场力所做的功． 1．电势具有相对性，必须先确定零电势参考点，才能确定电场某点的电势值． 一般取大地或无穷远的电势为零电势U∞= 0，电势的大小由电场本身和零电势位置决定． 2．电势是描述电场能的性质的物理量． 3．电势是标量，有“+”、“-”号，正值表示该点的电势高于零，即φA＞0；负值表示该点的电势小于零，即φA＜0；电势正负号表示大小比较关系． 当规定U∞= 0时，正电荷形成的电场中各点的电势均为正值．负电荷形成的电场中各点的电势均为负值． 4．公式：φA=EA/q，单位 伏(V) 1 V = 1 J/C 5．电势与电势差的关系： UAB＝φA－φB UAB为正值时说明φA＞φB；UAB为负值时说明φA＜φB 6．电势和电场线方向的关系：沿着电场线方向电势逐渐降低． 7．电势高低变化的判断 ①根据移动检验电荷做功判断： 移动正电荷电场力做正功(负功)时， 电势降低(升高)； 移动负电荷电场力做正功(负功)时，电势升高(降低)． ②根据电场线判断：沿电场线方向电势逐渐降低，逆着电场线方向电势逐渐升高． ③根据场源电荷判断：离场源正电荷越近，电势越高，离场源负电荷越近电势越低． 8．电势的叠加：电势是标量，因此点电荷组成电场中某点的电势，等于各个电点荷分别在该点产生的电势的代数和． 如等量的异种电荷连线的中垂线上各点的电势为零，等量的同种电荷连线上各点以中点的电势最低，中垂线上各点以连线中点的电势最高，且连线和中垂线上关于该点的对称点等电势． 三．电势能E：电荷在静电场中具有由位置所决定的能． 1．电势能是相对的，电势能的值与参考点(零电势能点)的选取有关，电势能零点的选取与电势零点的选取相同． 电势能不能作为描述电场性质的物理量，这是因为电势能的大小、正负都与检验电荷有关． 2．电场力做功的四种计算方法 ①定义式计算法：WAB=FsABcosθ= qEdAB 此式仅适用于匀强电场，式中E为电场强度，sAB为A、B两点的距离，dAB为沿场强方向的位移． ②电势变化计算法：WAB = qUAB = q(φA-φB) ③电势能变化计算法：WAB = -Δε=εA-εB 11④动能变化计算法：WAB = ΔEk=mvB2－mvA2 (此式只适用于电场力做功情况)，其中② ③ 22④式不仅适用于匀强电场，也适用于非匀强电场． 3．判断电势能变化(或比较电势能大小)的方法 ①利用εp= qφp来判断：电势能的正负号是表示大小的，在应用时要把q和φp的正负号代入分析． ②利用做功正负来判断：不管是正电荷还是负电荷，电场力对正电荷做正功时该电荷的电势能一定减小，反之该电荷的电势能一定增加． (类似于重力做功与重力势能的变化关系．） ③用推论判断：正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越低的地方电势能越大． a．WAB = qUAB = q(φA-φB)普遍适用，利用这个公式时，q、U都取绝对值，算出的功也是绝对值，功的正负可以由电荷的正负和移动方向来判断，计算时也可将各量的正负号代入，再根据结果的正负号进行判断． b．W =Eqd 此式只适用于匀强电场，且d为起止两点的连线在电场方向的投影． 4．电场力做功与电势能的变化的关系：电场力做正功时，电荷的电势能减小；电场力做负功时，电荷的电势能增加． 电场力对电荷所做的功等于电荷电势能的减少量，WAB = EA-EB =ΔεAB 5．电势能和电势的关系： εp= qφ (φp =Pq) 正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越高的地方电势能越小． (正电荷的电势能和电势的关系与物体的重力势能和高度的关系相同，而负电荷则相反．) 四．等势面：电场中电势相等的点集合成的曲面． 1．等势面是为了形象地描述电场能的性质(电场中各点的电势分布)引用的假想的图，它不是电场中实际存在的面或线． 2．等势面的特点 ①等势面一定跟电场线垂直． ②在同一等势面上移动电荷电场力不做功． ③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面． ④任意两个等势面都不会相交． ⑤等差等势面越密的地方电场强度越大． 3．几种电场等势面的分布： 匀强电场、点电荷形成的电场、等量异种电荷的电场，等量同种电荷的电场、带电导体周围的电场． 本文来源：https://www.dywdw.cn/7cf8bf84e53a580216fcfeee.html
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2023-03-19
