电势、电势差、电势能三个「电」字辈概念最容易张冠李戴;正负号的物理含义——正电荷在电势高处电势能大——是判断题和计算题的双重坑,符号一乱全题报废。
电势能、电势与电势差
| 物理量 | 定义或公式 | 要点 |
|---|---|---|
| 电势能 Ep | 电荷在电场中具有的势能 | 电场力做功 W = −ΔEp,做正功电势能减少 |
| 电势 φ | φ = Ep/q,某点相对零电势点的性质 | 沿电场线方向电势降低;常取无穷远或大地为零 |
| 电势差 UAB | UAB = WAB/q | 与零电势点选取无关;UAB 为正表示 φA 高于 φB |
| 等势面 | 电势相等的点构成的面 | 等势面上移动电荷不做功;等势面与电场线处处垂直 |
正负号判断口诀
- 电场力做正功,电势能减少;克服电场力做功,电势能增加
- 正电荷顺着电场线移动,电势能减小;负电荷顺着电场线移动,电势能增大
- 正电荷在电势高处电势能大;负电荷在电势高处电势能小
- 只有电场力做功时,动能与电势能之和守恒
电容器与电容
| 项目 | 公式或内容 | 说明 |
|---|---|---|
| 电容定义 | C = Q/U | 表示电容器容纳电荷本领,与 Q、U 无关 |
| 单位 | 法拉(F);常用 μF、pF | 1 F 很大,1 F = 10⁶ μF = 10¹² pF |
| 平行板电容器 | C = εS/(4πkd) | d 减小、S 增大、ε 增大都使 C 增大 |
| 充电后与电源断开 | 电荷量 Q 不变 | 改变 d 时场强 E = Q/(Cd) 保持不变 |
| 始终与电源相连 | 电压 U 不变 | 改变 d 时场强 E = U/d 随 d 变化 |
易错点:U = W/q 的正负号不能随手丢
UAB = WAB/q 中,WAB 和 q 都要带符号代入:正电荷从 A 到 B 电场力做正功,UAB 为正,说明 A 点电势高。很多同学先取绝对值算出大小,最后忘了判断哪点电势高。判断口诀:先定正电荷与起点终点,再谈正负号;算完大小必答方向,两步一个都不能少。