【电势】

电势是描写电场的一个物理量，也称为“电位”。静电场中某点的电势等于单位正电荷在该点时所具有的势能。理论上常把“无穷远”处作为电势零点，实用上则常取地球表面为电势零点。故某点的电势在数值上也等于单位正电荷从该点移到无穷远（或地面）时电场对它所作的功。这功与所经路径无关，所以场中各点的电势各有一定数值。如果这

功是负的，电势也取负值。实用单位为伏特1伏特 = 1焦耳 。例如由正电荷

1库伦

所激发的场中的单位正电荷，从场中的某点移到无穷远时，电场力作正 功，则该点的电势为正。如果是负电荷所激发的场，场中某点的单位正电荷移到无穷远处，电场力所作的功为负，则该点的电势也为负。和电势能一样，电势的概念也是因为静电场具有“功和路程无关”的性质而引入的， 但电势能和试探电荷的正负大小有关，而电势完全取决于电场本身，它的数值只和场源电荷的电性、电量大小及所考虑的点的位置有关，和试探电荷的数值及存在与否无关。因为对电场中指定点来说，电势能ε和试探电

荷q成正比关系，所以比值U是一个常数U = ε ，电势的单位就是由此公式

q

规定的。正点电荷q

的电场中各点电势都是正值，即U ε

K q0 q = Kq 0 。

= =

⁰ q rq r

电势和电场强 度都是用来表征电场特性的物理量，但电势和电场作功相联系，场强和电场力相联系，所以前者是标量，后者是矢量。在计算场的迭加问题时，电势取标量和，场强用矢量和。在匀强电场中，电荷 q 沿电场

方向移动距离 d，电场力所作的功 W=qEd，而电势能改变量为 qU，a、b 为电荷 q 的始点和终点。根据功能关系，二者应该相等，即 qEd=qUab，所

以E = Uab 。由此可见，在匀强电场中，场强大小等于沿电场方向每单位距离

d

的电势差（电压），方向指向电势降落的方向。对于非均匀场，如果取电

场反方向以n0

表示，场强和电势之间的关系为E = − dU n

dn ⁰

，式中 dU 叫做电

dn

势梯度， 所以场强是电势梯度的负值，它说明场强是指向电势降落的方向。这一关系非常重要，因为在实践中一般能直接测量的是各个导体的电335 势，求得电势后就可利用求导数而计算场强。直接求解含有电场强度的矢量方程是比较困难的，而求解含有电势的标量方程，相对说来较为方便（理论物理中的泊松方程和拉普拉斯方程就是电势解场的实例）。