电势

跟在地球引力范围内物体因受到重力作用而具有重力势能一样，电场中的电荷由于受到电场力的作用，也具有势能，这种势能叫做电势能。下面来研究电场中电荷的电势能与电场力所做的功之间的关系。

假设 A、B、C 是匀强电场中一条电场线上的三点（图 14-17），把一个静止的正电荷放在 B 点，它将如何运动？在运动过程中，电场力对它做正功还是负功？电势能增加了还是减少了？

图 14-17

静止的正电荷放在 B 点受到沿电场线方向的电场力作用，它沿着电场线向 C 点运动。在运动过程中，电场力的方向与正电荷的运动方向一致，因而电场力做正功。就像自由落体下落时因重力做正功而重力势能减小一样，正电荷在匀强电场中沿着电场线的方向运动时，因电场力做正功而电势能逐渐减小。跟重力做功的情况相似，可以证明电场力所做的功也和电荷移动的路径无关。

【练习 14．1】

在图 14－17 中，如果把一个静止的负电荷放在 B 点，原来静止的负电荷将由 B 点向点运动，在运动过程中电场力对负电荷做功；电势能逐渐。

就像地面附近的物体质量越大，重力势能也越大一样，电荷在电场中所具有的电势能不仅与电场的性质有关，还跟它本身所带电量的多少、电荷的正、负都有关。为了描述电场的能的性质，物理学中把单位正电荷在电场中某一点所具有的电势能叫做电场在这一点的电势，用符号 U 表示。在国际单位制中，电势的单位名称是伏［特］，单位符号是 V。电势只有高低，没有方向，因而是标量。

因为电势能的大小如同重力势能的大小一样，具有相对的意义，所以只有确定了零电势能位置之后，才能确定电势能的数值，从而确定电势的数值。根据电势的意义可以知道，电场中某点的电势在数值上等于单位正电荷从该点移至零电势能位置时电场力所做的功。在图 14-17 所示匀强电场中的三点 A、B、C，设 C 点为零电势能位置，则正电荷在电场中由 A 点移至 C 点电场力所做的功，比由 B 点移至 C 点电场力所做的功要多，也就是正电荷在 A 点所具有的电势能比在 B 点时大。因而在该电场中，对 A、B、C 三点来说，A 点的电势最高，B 点的电势则低于 A 点的电势而高于 C 点的电势。由此可见，电场中的电势总是沿着电场线方向逐点降低的。（想一想，如果以其他点作零电势能位置，这一结论是否仍然正确？）

在实际应用中，通常取大地为零电势能位置，因而大地的电势就为零。

电场中两点间电势的差叫做这两点的电势差。假设某电场中 A、B 两点的电势依次为 UA、UB，这两点的电势差

UAB＝UA－UB。

通电导体中也存在着电场（图 14-18）。导体两端的电压，就是指电场中某两点间的电势差。

图 14-18