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电势，电场线，电势能，电势差

在研究静电场中的能量问题时，“电势”是一个非常关键的物理量，电势或电势分布知道了，就可以分析电势差、电势能、电场力的功等相关物理量。

怎样判断电场中两点电势的高低呢？

电场线不仅能形象的描绘电场的强弱和方向，还能反映电场中各点电势的高低。电场中，沿电场线的方向，各点的电势逐渐降低；与电场线处处垂直的等势面上，各点的电势都相等。

如图为等量异种点电荷的电场线，从图中可以看出：

两点电荷连线的中垂线上：中点O的场强最大，越向两侧直至无限远处，各点的场强逐渐变小；各点场强的方向相同，都与中垂线垂直，且由正电荷一侧指向负电荷一侧，所以中垂线就是一条等势线，电势等于无穷远处的电势，即电势为零。

图中，若A、C关于两点电荷的连线对称，则中垂线上的A、B、C三点有：

在中垂线的右侧，越靠近正电荷（逆着电场线），电势越高，所以中垂线右侧的电势都大于零；在中垂线的左侧，越靠近负电荷（顺着电场线），电势越低，所以中垂线左侧的电势都小于零。

在两点电荷的连线上，若D、E关于中点O对称，则有：

注意:电势的高低与场强的大小之间无必然联系，要具体问题具体分析！

如果知道了电荷的带电量q和所在位置的电势能EP，则根据电势的定义式φ= EP/q即可确定该处的电势，进而比较不同点电势的高低。

【示例】（教材“问题与练习”）比较以下情况电场中两点的电势高低。

（1）正电荷在A点的电势能比在B点的大，A、B两点哪点电势高？

（2）负电荷在C点的电势能比在D点的大，C、D两点哪点电势高？

（3）正电荷在E点的电势能小于零，负电荷在F点的电势能也小于零，E、F两点哪点电势高？

【解答】（1）正电荷的带电量q＞0，且EPA＞EPB，所以根据电势φ=EP/q可知，电势φA＞φB；

（2）负电荷的带电量q＜0，且EPC＞EPD，所以根据电势φ=EP/q可知，电势φC＜φD；

从以上分析可以看出：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。

（3）正电荷在E点的电势能EPE＜0，所以根据电势φ=EP/q可知，电势φE＜0；负电荷在F点的电势能EPF＜0，则电势φF＞0。故电势φE＜φF。

注意:利用公式φ= EP/q分析电势或电势能时，一定要理解各量正负号的物理意义，并代入公式运算。

如果知道了电荷的带电量q和从A点移动到B点时电场力的功WAB，则根据UAB＝WAB/q可确定A、B两点的电势差UAB，由UAB的正负即可判断两点电势的高低。

【示例】（教材“问题与练习”）如图所示，A、B是点电荷电场中同一条电场线上的两点，把电荷量q1为10^-9C的试探电荷从无穷远移到A点，静电力做的功为4×10^-8J；把q2为-2×10^-9C的试探电荷从无穷远移到B点，静电力做的功为-6×10^-8J。请判断：场源电荷是正电荷还是负电荷？场源电荷的位置是在A、B的左边还是右边?

【解答】试探电荷q1带正电，把它从无穷远移到A点时，静电力做正功，所以试探电荷应受到场源电荷的引力作用，故场源电荷是负电荷。

把试探电荷q1从无穷远移到A点时，有

把试探电荷q2从无穷远移到B点时，同理可得

因为B点的电势高于A点的电势，所以电场线的方向由B指向A，场源电荷在A、B的左边。

注意:利用公式UAB＝WAB/q确定电势差时，仍需理解各量正负号的物理意义，并代入公式运算。

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