高中物理 | 靜電學的四個重要概念

2021-01-20 高中物理

電勢、電場強度、電勢差、電勢能是靜電學部分的四個重要概念。大家剛學到這部分知識的時候，大部分同學對電勢與電場強度、電勢差、電勢能這三個概念模糊不清，怎樣能夠很好的掌握這四個概念，並把電勢與其他三個概念區別開？下面通過對比的方法分析、辯析這四個概念.


1、電勢和電場強度的對比


電勢

電場強度E

1

描述電場的能的性質

描述電場的力的性質

2

電場中某點的電勢等於該點跟選定的標準位置（零電勢點）間的電勢差，在數值上等於單位正電荷所具有的電勢能.

電場中某點的場強等於放在該點的正電荷所受的電場力F跟正點電荷。電荷量q的比值，. E在數值上等於單位正電荷所受的電場力.

3

標量

矢量

4

單位：

5

聯繫：①在勻強電場中（d為A、B間沿電場線方向的距離）；②電勢沿著電場強度的方向降落。


2、電勢與電勢差的區別與聯繫


電勢

電勢差U

區別

①是描述電場中某點能的性質的物理量；②其數值與零勢面的選擇有關.

①是描述電場中兩點間能的性質的差別的物理量（或）；②其大小與零勢面的選取無關.

聯繫

①兩者都決定於場點的性質，與檢驗電荷無關；②電場中某點的電勢實際上就是該點與零勢點間的電勢差.


3、電勢與電勢能的對比


電勢

電勢能Ep

1

反映電場能的性質的物理量。

電荷在電場中某點時所具有的電勢能.

2

電場中某一點的電勢的大小，只跟電場本身有關，跟點電荷q無關.

電勢能的大小是由點電荷q和該點電勢共同決定的.

3

電勢差U是指電場中兩點間的電勢之差，

取

電勢能差△E是指點電荷在電場中兩點間的電勢能之差

，取時，

4

電勢沿電場線逐漸降低，選定零電勢點後，某點的電勢高於零者，為正值。某點的電勢低於零者，為負值.

正電荷（+q）：電勢能正負跟電勢的正負相同；

負電荷（－q）：電勢能的正負跟電勢的正負相反.

5

單位：V

單位：J

6

聯繫：

例、如圖所示，a、b為豎直向上的電場線上的兩點，一帶電質點在a點由靜止釋放，沿電場線向上運動，到b點恰好速度為零. 下列說法中正確的是（    ）

A.帶電質點在a、b兩點所受的電場力都是豎直向上的

B.a點的電勢比b點的電勢高

C.帶電質點在a點的電勢能比在b點的電勢能小

D.a點的電場強度比b點的電場強度大

解析：根據題意可知，質點先做加速運動後做減速運動，故質點重力不可忽略，質點在a、b兩點所受電場力均向上，且質點帶正電，所以選項A正確. 電場線的方向為電勢降落的方向，a點電勢比b點電勢高，選項B正確. 從a至b電場力做正功，電荷電勢能減小，質點在a點的電勢能比在b點電勢能大，選項C錯誤. 質點從a至b經歷先加速後減速的過程，在a點電場力大於重力，在b點重力大於電場力，由於重力不變，可知a點場強比b點場強大，選項D正確. 綜上所述，正確答案為ABD選項.

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