第4节 电势能和电势
1．通过讨论静电力对试探电荷做功，知道静电力做功与路径无关的特点． 2．将静电力做功与重力做功进行类比，理解静电力做功与电势能变化的关系．认识电势能的相对性． 3．知道电势的定义方法及其定义公式、单位． 4．知道等势面的定义，知道电场线一定垂直于等势面．
一、静电力做功的特点
1．特点：与路径无关，只与起始位置和终止位置有关，静电力做功与重力做功相似．
2．匀强电场电场力做功：在匀强电场中，电场力做功W＝qE·d，其中d为沿场强方向的位移，不一定是被移动电荷的实际位移．
二、电势能
1．概念：电荷在电场中具有的势能．用Ep表示．
2．静电力做功与电势能变化的关系：静电力做的功等于电势能的减少量，WAB＝EpA－EpB．电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加．
3．电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时静电力所做的功．
4．零势能点：电场中规定的电势能为零的位置，通常把离场源电荷无限远处或大地表面上的电势能规定为零．
三、电势
1．定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．
2．公式：φ＝，单位：伏特；符号：V．
3．矢标性：电势是标量，仅有大小没有方向．
4．与电场线关系：沿着电场线方向电势逐渐降低．
四、等势面
1．定义：电场中电势相等的各点构成的面叫做等势面．
2．等势面与电场线的关系
(1)电场线跟等势面垂直．
(2)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面．
判一判 (1)在静电场中沿电场线方向移动正电荷时，静电力做正功．( )
(2)电荷处在电场中，在电势越高的位置电势能一定越大．( )
(3)在电场中确定的两点间移动电荷量大小相等的正、负电荷时，电势能变化相同．( )
提示：(1)√ (2)× (3)×
想一想 电荷在电场中运动时，电场力对电荷一定做功吗？
提示：不一定．由电场力做功的特点可知，如果电荷运动的初、末位置是同一位置或电场力方向与运动方向始终垂直，则电场力对电荷做功为零．
做一做 如图所示，A、B两点固定两个等量异种点电荷，O为AB中点，M、N为AB中垂线上的两点，且ON＞OM，则( )
A．M、N两点的场强大小相等
B．M、N两点的场强方向相同
C．M点的电势比N点的电势高
D．M点的电势比N点的电势低
提示：选B．常见电场的电场线中，等量异种电荷的电场线特点如图，由等量异种电荷的电场线的特点可知：M、O、N三点的场强方向都水平向右，O点的场强最大，N点的场强最小，故A错误，B正确；中垂线MN是一条等势线，故M、O、N三点的电势相等，故C、D错误．
电场力做功与电势能变化的关系
1．静电力做功的特点
(1)静电力对电荷所做的功，与电荷的初末位置有关，与电荷经过的路径无关．该结论适用于任何静电场．
(2)无论带电体在电场中做直线运动还是做曲线运动，无论带电体只受静电力作用还是受多个力作用，无论静电力做正功还是做负功，静电力做功的特点不变．
2．电势能的性质
(1)系统性：电势能是由电场和电荷共同决定的，是属于电荷和电场所共有的，我们习惯上说成电荷的电势能．
(2)相对性：电势能是相对的，其大小与选定的参考点有关．确定电荷的电势能，首先应确定参考点，也就是零势能点的位置．
(3)标量性：电势能是标量，有正负但没有方向．电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能，电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能．
