电势差是怎样定义的？单位是什么？

Question

如题所述

Answer 1

　1.定义：
　　电势差是指电场中两点之间电势的差值，也叫电压，用字母U表示。
　　2.公式：
　　Uab＝φa－φb
　　电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时，电场力所做的功与电荷量的比值叫做A、B两点的电势差[1]。关系式为
　　Uab=Wab/q
　　3.单位：
　　在国际单位制中，电势差的单位是伏特，简称为伏，符号是V。1库电荷从电场中的一点移动到另一点，如果电场力做了1焦耳的功，这两点间的电势差就是1伏。
　　4。物理意义：
　　1.由电场中两点位置决定，反映电场能的性质。
　　2.
与检验电荷电量、电性无关。
　　3.
表示移动单位电量正电荷，电场力做的功。
　　由此得出：顺电场线移动正电荷做正功，反之则反；但功跟电量比值不变，由两点位置决定，且为正值。
　　逆电场线移动正电荷做负功，反之则反；但功跟电量比值不变，由两点位置决定，且为负值。
　　5.与电场强度的关系：
　　（1）大小关系
UAB=Ed或E=UAB
/d
　　如图所示的匀强电场中，把一点电荷q从A移到B，则电场力做功为：W=qUAB且与路径无关。另外，由于是匀强电场。所以移动电荷时，电场力为恒力，可仍用求功公式直接求解，假设电荷所走路径是由A沿直线到达B，则做功W=F·AB·cosθ=F·q·AB·cosθ=E·q·BC，两式相比较，E=UAB／BC=U／d，这就是电场强度与电势差之间的关系。
　　说明：①
在匀强电场中，任意两点间的电势之差，等于电场强度跟这两点沿电场强度方向上的距离的乘积。即d必须是沿着场强方向的距离，如果电场中两点不沿场强方向，d的取值应为在场强方向的投影，即为电场中该两点所在的等势面的垂直距离。
　　②
公式E=UAB
/d表明，匀强电场的电场强度，在数值上等于沿着电场方向上单位距离的电势降落，正是依据这个关系，电场强度的单位还有V/m。
　　③
虽然公式U=Ed只适用匀强电场，但在非匀强电场问题中，我们也可以用此式来比较电势差的大小。例如图是一非匀强电场，某一电场线上A、B、C三点
AB=BC，比较UAB和UBC的大小。我们可以设想，AB段的场强要比BC段的场强大，因而，UAB=E1·AB，UBC=E2BC，UAB>
UBC。这里的E1、E2，分别指AB段、BC段场强的平均值。
　　事实上，在同一幅等势面图中，我们往往把每两个相邻等势面间的电势差取一个定值，如果等势面越密，即相邻等势面的间距越小，那么场强E=U/d就越大
　　④
场强与电势无直接关系。因为某点电势的值是相对选取的零电势点而言的，选取的零电势点不同，电势的值也不同，而场强不变。零电势可以人为选取，而场强是否为零则由电场本身决定。初学容易犯的一个错误是把电势高低与电场强度大小联系起来，误认为电场中某点电势高，场强就大；某点电势低，场强就小。
　　（2）方向关系
　　①
场强方向就是电势降低最快的方向
　　只有沿场强方向，在单位长度上的电势差最大，也就是说电势降低最快的方向为电场强度的方向，但是，电势降低的方向不一定是场强方向。
　　②
电场线与等势面垂直
　　6.电势差与电势零点的选取无关.
　　7.已知电流方向,如何判断电势高低,要分外电路和内电路
　　在外电路:沿着电流的方向,电势降低.
　　在内电路:沿着电流的方向,电势升高.
　　8.电势差是标量，但有正、负，正、负只表示哪点电势高，哪点电势低，在某一电场中如果Uab>0，则Uab=φa-φb>0，即φa>φb，而Uab=φa-φb<0，则表示φa<φb。