电势能、电势差和电势解析大学物理

对于保守场，总可以引入一个与位置有关的势能函数，当物体从一个位置移动到另一个位置时，保守力所做的功等于这个势能函数增量的负值。对于静电场，引入电势能的概念。如果用WP和WQ分别表示试探电荷q0在静电场的点P和点Q的电势能，那么从点P移到点Q电场力对试探电荷q0所做的功可以表示为

在试探电荷q0的移动过程中，如果电场力做正功，APQ＞0，则WP＞WQ，表示q0从点P移到点Q电势能是减小的；如果电场力做负功，即外力克服电场力做功，APQ＜0，则WP＜WQ，表示q0从点P移到点Q电势能是增加的。

关于电势能还必须指出，式（6—14）只确定了试探电荷在电场中P、Q两点的电势能之差，而未计算出q0在某一点上的电势能的数值。要确定q0在电场中某一点的电势能，必须选择一个电势能为零的参考点，这与力学很相似。

由式（6—14）可知，试探电荷q0在运动过程中，电势能的减小（WP-WQ）与其电量q0成正比，其比值为

式（6—15）与试探电荷的电量q0无关，完全是由电场在P、Q两点的状况所决定。把称为电场中P、Q两点的电势差，并用UP-UQ表示，于是有(www.xing528.com)

式（6—16）表示：电场中P、Q两点间的电势差就是单位正电荷在这两点的电势能之差，等于单位正电荷从点P移到点Q电场力所做的功。电势差也称电压。

把UP和UQ分别称为电场中点P的电势和点Q的电势，它们分别等于单位正电荷在点P和点Q的电势能。式（6—16）给出的只是电场中两点的电势差，而不是各点的电势。为了确定某点的电势，必须选择一个电势为零的参考点。理论上，如果电荷分布在有限空间内，则可选择无限远处的电势为零。然而，在实际问题中，常选择大地的电势为零。电势能零点的选择与电势零点的选择是一致的，电荷处于电场中电势为零的地方，其电势能也必定为零。如果选择无限远处的电势为零，根据式（6—16），电场中任意一点P的电势可以表示为

式（6—17）表示：电场中某点的电势等于把单位正电荷从该点经任意路径移到无限远处电场力所做的功。如果知道电场的分布，则可由式（6—17）求得电场中各点的电势。

电势是标量。在国际单位制中，电势的单位是V（伏特，简称伏），且