什么是电势能？

电势能的定义

所谓电势能就是指电荷在电场中所具有的能量，在数值上等于电势与电荷量的乘积。在计算时要注意电势和电荷的正、负问题.

其实可以和重力势能进行类比，沿着重力方向重力势能逐渐减小，即它的能量越来越小，如果克服重力做功（也就是提高物体的高度）就会使重力势能增加，即它的能量越来越大；所以可以用相同的道理理解电势能。如果克服电场力做功，就会使电势能增加。

换言之，电荷在电场中由于受电场作用而具有由位置决定的能叫电势能。既指电荷在电场中具有的能。又指电荷q由电场中某点A移到参考点O，电场力做的功等于q在A点具有的电势能。

电势能的公式
　　
Ep=WAO=q·φA.(Ep表示电势能）： 　　
当φA>0时，q>0,则εp>0,q<0,则εp<0; 　　
当φA<0时，q>0,则εp<0,q<0,则εp>0.

电势能的理解
　　
静电场中的势能。一点电荷在静电场中某两点的电势能之差等于它以一点移动到另一点时，静电力所作的功。 　

电势能反映电场和处于其中的电荷共同具有的能量。

电势能可以由电场力做功求得，因为 W AB=qUAB=q（ΦA- ΦB)=qΦA-qΦB=EA(初) — Eb(末)= -△E， 　　（EA(初）、EB(末）为两个点的电势能）。

电场力做功跟电势能变化关系

WAB>0,△Ep<0,电场力做正功，电势能减小~转化成其他形式的能；

WAB<0,△Ep>0,电场力做负功，电势能增加~其它形式的能转化成电势能。

顺着电场线，A→B移动，若为正电荷,则WAB>0,则UAB=ΦA-ΦB>0,则Φ↓，则正Ep↓； 　　

若为负电荷，则WAB<0,则UAB=ΦA-ΦB>0,则Φ↓，则负Ep↑。

逆着电场线，B→A移动，若为正电荷，则WBA<0,则UBA=ΦB-ΦA<0,则Φ↑，则正Ep↑； 　　

若为负电荷，则WBA>0,则UBA=ΦB-ΦA<0,则Φ↑，则负Ep↓

静电力做的功等于电势能的减少量

Wab=Epa-Epb

电势能公式与电场，处于电场中的电荷及电势能零点的选择有关，对于点电荷（电量为q）产生的静电场，其电势能与电荷q所处空间位置到点电荷所在位置的距离r有如下关系：We=kQq/r。其中k为常数。

这里注意没有负号，和引力势不同，这是因为引力方向是指向对方的。而当Q，q都是正号时，电场力（库仑力）是相互排斥的。

电荷在电场中某点的电势能的大小等于把电荷从该点移到电势能为零的点，电势能做的功。

电势能大小的判断方法
　　
1场源电荷判断法___离场源正电荷越近,试探正电荷的电势能越大,试探负电荷的电势能越小

2电场线法___正电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小,逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大

负电荷顺着电场线的方向移动时,电势能逐渐增大,逆着电场线的方向移动时,电势能逐渐减小

3做功判断法___无论正负电荷,电场力做正功,电荷的电势能就一定减小,电场力做负功,电荷的电势能就一定增加 　

势能处可任意选择,但在理论研究中，常取无限远处或大地的电势能为0. 　　

取无穷远为电势零：

①正电荷产生的电场中Φ>0,远离场源电荷Φ↓：移动正检验电荷W>0,Ep↓；

移动负检验电荷W<0,Ep↑。 　　

②负电荷产生的电场中Φ<0,远离场源电荷Φ↑：移动正检验电荷W<0,Ep↑； 　　

移动负检验电荷W>0,Ep↓。

 

电势能杂谈

学习电势能可以通过重力场与静电场相似性的研究学习了类比法。类比研究法是通过对事物的比较，发现相似点，再因相似而引发猜想或联想，最后对猜想做出验证的科学研究方法。掌握科学方法是获得科学成果的前提，爱因斯坦曾经说过，想象力比知识更重要，而科学方法则赋予人们巨大的想象力。事实上类比法的成果不仅与此，人类的很多发明创造都与类比法有关。电势能类比于重力势能，你学会了吗？