电势与电势能
一句话
电场看“每单位电荷受多大力”,电势看“每单位电荷有多少电势能”。
核心公式
电势能变化:
ΔU=−∫ABFe⋅ds=−q∫ABE⋅ds
电势差:
ΔV=qΔU=−∫ABE⋅ds
点电荷电势(取 V(∞)=0):
V=kerQ
多个点电荷:
V=i∑keriqi
连续分布:
V=∫kerdq
常见模型
匀强电场
若位移与电场同向,距离为 d:
ΔV=−Ed
更一般地:
ΔV=−Edcosθ
带电圆环轴线上电势
V=kex2+R2Q
带电圆盘轴线上电势
取无穷远处为零:
V(x)=2ε0σ(x2+R2−∣x∣)
球形导体
- 导体外部:V=keQ/r
- 导体内部:V 为常量,且等于表面值 keQ/R
等势面
- 等势面上移动电荷,电场力做功为零。
- 电场线总与等势面垂直。
- 电场强的地方,等势面通常更密。
二级结论
- 电势是标量,叠加时直接代数求和。
- 已知 V(x),可用 Ex=−dV/dx 反推电场。
- 远离有限电荷分布时,电势常先近似成点电荷形式。
易错点
- 电势是系统量,不是某个电荷“自带”的标签。
- 电势可以为负;电容永远为正。
- “电势高”不等于“电场大”;两者不是同一个物理量。
前置
连接到
常与之比较
教材对应