第2章 第2节　电势与等势面—2020-2021学年【新教材】鲁科版（2019）高中物理必修第三册讲义

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第2节　电势与等势面
学习目标：1.[物理观念](1)知道电势的定义、定义式、单位。(2)理解等势面的概念。
知道电场线始终垂直于等势面，了解几种典型电场的等势面的分布。2.[科学思维]通过
电势的定义，了解类比推理的方法，能在熟悉的情境中运用等势线模型解决问题。 3.
[科学探究]会运用类比等高线来理解和探究等势面，与他人合作交流，实事求是，提高
探究能力。4.[科学态度与责任]通过等势面探索，体会类比与创新在物理学研究中的重
要性，体验形象思维与抽象思维的相互关联，感悟物理学内在之美，激发学习热情。
一、电势
1．定义：电荷在电场中某点的电势能与它的电荷量之比，称为该点的电势。
2．公式和单位：电势的定义公式为 φA＝，国际单位是伏特，符号是 V。
3．相对性：电势也是相对的，常取离场源电荷无穷远处的电势为零，也常选地球
为零电势点。电势可以是正值，也可以是负值，没有方向，因此是标量。
4．与电场线关系：沿电场线的方向电势逐渐降低。
说明：电势是标量，有正、负，具有相对性，在同一电场中，正值高于负值。
二、等势面
1．定义：电场中电势相等的点构成的面。
2．性质
(1)在同一等势面上移动电荷，电场力不做功。
(2)电场线与等势面垂直，方向由电势高的等势面指向电势低的等势面。
(3)等差等势面密集处电场线密集，说明此处电场强度较大。
注意：我们常画的等势面一般是等差等势面，即相邻两等势面间的电势的差值相
等。
1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)沿一条电场线方向上的各点，电势不可能相同。 (√)
(2)电场中某点的电势与 Ep成正比，与 q成反比。 (×)
(3)电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功。 (×)
(4)等势面上各点电势、场强均相同。 (×)
2．(多选)关于电势的高低，下列说法正确的是(　　)
A．沿电场线方向电势逐渐降低
B．电势降低的方向一定是电场线的方向
C．正电荷在只受电场力的作用下，一定向电势低的地方运动
D．负电荷在只受电场力的作用下，由静止释放，一定向电势高的地方运动
AD　[电场线的方向一定是沿电势降低的方向，反之不一定成立，故 A正确，B错
误；若正电荷的初速度与电场线反向，则先向电势高的方向做减速运动，再向电势低
的地方运动，故 C错误；D正确。]
3．在静电场中，下列说法正确的是(　　)
A．电场强度为零的地方，电势一定为零；电势为零的地方，电场强度也一定为零
B．电场线密集的地方，电势一定高；电场线稀疏的地方，电势一定低
C．电场线与等势面可以垂直，也可以不垂直
D．电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面
D　[电场强度与电势间大小没有必然的关系，选项 A错误；电场线密集的地方，
电场强度一定大，但电势不一定高，选项 B错误；电场线与等势面一定垂直，选项 C
错误；根据“沿着电场线方向电势逐渐降低”可知，电场线总是由电势高的等势面指
向电势低的等势面，选项 D正确。]
电势的理解及电势高低的判断
电场线分布如图所示，电场中有 a、b两点试比较电 场强度 Ea
和Eb的大小？电势 φa与φb的高低？
提示：Ea＜Eb，φa＞φb。
1．电势的理解
(1)电势的相对性：电场中某点的电势跟零电势位置的选取有关，常选取无限远处
或大地的电势为零。
(2)电势的固有性：电势 φ＝是定义式，φ的大小由电场本身决定，与试探电荷、电
荷的电性及电荷量均无关。
(3)电势是标量：一般选无穷远处或大地处电势为零。正值表示该点电势高于零电
势点，负值表示该点电势低于零电势点。正、负只表示大小，不表示方向。
2．电势高低的判断方法
判断角度 判断方法
场源电荷
正负法
取无穷远处电势为零，正电荷周围电势为正值，负电荷周围电
势为负值；靠近正电荷处电势高，靠近负电荷处电势低
电场线
方向法 沿着电场线方向电势逐渐降低；逆着电场线方向电势逐渐升高
电场力
做功法
电场力做正功，电势能减少，若为正电荷，电势降低；若为负
电荷，电势升高。电场力做负功，电势能增加，若为正电荷，
电势升高；若为负电荷，电势降低
电势能
高低法 正电荷的电势能大处电势高，负电荷的电势能大处电势低
【例 1】　如图所示，电子在一条电场线上从 a点运动到 b点，电势能增加，试判
定a、b两点电势的高低。
思路点拨：(1)沿电场线方向电势逐渐降低。
(2)电场力做负功，电势能增加。
(3)正电荷受力方向与电场线的切线方向相同，负电荷则相反。
[解析]　解法一：利用电场线的方向来判断
由于电势能增加，电场力一定做负功，即电场力方向和电荷运动方向相反，由 b
指向 a，而负电荷所受电场力的方向和场强方向相反，场强方向应是由 a指向 b，因此
电场线的方向是由 a指向 b。
沿着电场线的方向电势越来越低，a点电势比 b点电势高。
解法二：利用电势能判断
正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越高的地方电势能越小，而
本题已知条件是负电荷在 a点电势能较低，故 a点电势高。
[答案]　a点电势比 b点电势高
由以上分析可知，电势高低的判断方法有多种，但解法二较为简便，因此在具体
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