什么是电位和两点之间的电位差

电势的概念是静电学和电动力学理论的重要基础之一。了解其本质是进一步研究这些物理部分的先决条件。

什么是电势

设一个单位电荷 q 被放置在一个固定电荷 Q 所产生的场中，在该场上 库仑力 F=k*Qq/r。

以下 k=((1/4)*π* ε* ε)，其中 ε_{0 —} 是电常数（8.85*10^-12 F/m) 和 ε 介质的介电常数.

介绍人 收费 在这个力的作用下可以移动，并且这个力会做一些功。这意味着由两个电荷组成的系统的势能取决于两个电荷的大小和它们之间的距离，而这个势能的值不取决于电荷 q 的大小。这是引入电势定义的地方：它等于场的势能与电荷大小的比值：

φ=W/q，

其中 W 是由电荷系统产生的场的势能，势是场的能量特征。为了使电荷 q 在电场中移动一段距离，需要花费一些功来克服库仑力。一个点的电势等于将一个单位电荷从该点移动到无穷远所需的功。应当指出的是：

• 这个功等于电荷势能的损失（A=W₂-W₁);
• 功不依赖于电荷的轨迹。

在 SI 系统中，电势的单位是一伏特（俄语文献中用 V 表示，外国文献中用 V 表示）。 1 V=1J/1 Kl，也就是说，如果需要 1 焦耳的功将 1 Kl 的电荷移动到无穷大，我们可以讨论 1 V 点的电势。这个名字是为了纪念意大利物理学家亚历山德罗·沃尔塔，他为电气工程的发展做出了重大贡献。

为了可视化潜力是什么，可以将其与两个物体的温度或在空间中不同点测量的温度进行比较。温度是物体加热的量度，电势是电荷量的量度。据说一个物体比另一个物体更热，也可以说一个物体带电较多，而另一个物体带电较少。这些身体有不同的潜力。

势的值取决于坐标系的选择，因此需要将某个水平设为零。例如，在测量温度时，可能会将融冰的温度作为参考边界。对于电位，通常将无限远点的电位取为零，但对于某些问题，例如可以将大地电位或电容器盖之一的电位取为零。

电位的性质

电位的重要属性如下：

• 如果该场由多个电荷产生，则特定点的电势将等于每个电荷产生的电势的代数（考虑电荷的符号）总和 φ=φ₁+φ₂+φ₃+φ₄+φ₅+...+φ_n;
• 如果与电荷的距离使得电荷本身可以被认为是点状的，则总电位由公式 φ=k*(q₁/r₁+q₂/r₂+q₃/r₃+...+q_n/r_n)，其中 r 是从相应电荷到所讨论点的距离。

如果该场由电偶极子（两个符号相反的连接电荷）形成，则位于距偶极子距离 r 处的任何点的电势将等于 φ=k*p*cosά/r²， 在哪里：

• p 是偶极子的电臂，等于 q*l，其中 l 是电荷之间的距离；
• r 是到偶极子的距离；
• ά 是偶极臂与半径矢量 r 之间的角度。

如果该点位于偶极轴上，则 cosά=1 和 φ=k*p/r².

潜在差异

如果两点具有一定的电位，如果不相等，则称两点之间存在电位差。点之间出现电位差：

• 其潜力由不同符号的电荷决定；
• 一个具有任意符号电荷电位的点和一个电位为零的点；
• 具有等号势的点，但模数不同。

也就是说，电位差不取决于坐标系的选择。我们可以用相对于零标记（例如海平面）位于不同高度的水池进行类比。

每个水池的水都有一定的势能，但是如果你用一根管子把任意两个水池连接起来，那么每个水池里都会有水流，水流的大小不仅取决于管子的大小，而且还取决于地球引力场中的势能差异（即高度差异）。在这种情况下，势能的绝对值无关紧要。

同样，如果将导体连接到具有不同电位的两个点，它将携带 电流不仅由导体的电阻决定，还由电位差决定（但不是由它们的绝对值决定）。继续水的类比，我们可以说上盆的水很快就会用完，如果没有力量将水向上移动（例如泵），流动将很快停止。

在电路中也是如此：为了将电位差保持在一定水平，需要一种力将电荷（或者更确切地说，电荷载流子）传输到具有最高电位的点。这种力称为电动势，缩写为 EMF。 EMF 可以具有不同的性质——电化学、电磁等。

在实践中，重要的是电荷载流子轨迹的起点和终点之间的电位差。在这种情况下，这种差异称为电压，在 SI 中也以伏特为单位。如果场在将 1 库仑的电荷从一个点移动到另一个点时做了 1 焦耳的功，则可以说 1 伏特的电压，即 1V=1J/1KL，J/KL 也可以是单位潜在差异。

等电位面

如果几个点的电势相同，并且这些点形成一个面，这样的面称为等势面。例如，围绕电荷的球体具有这种特性，因为电场在所有方向上随着距离的增加而均匀减小。

这个表面上的所有点都具有相同的势能，因此在这样的球体上移动电荷时不会消耗任何功。多电荷系统的等势面具有更复杂的形状，但它们有一个有趣的特性：它们从不相交。电场力线总是垂直于在每个点处具有相同电位的表面。如果等势面被平面剖开，你会得到一条等势线。它具有与等势面相同的性质。实际上，例如，放置在静电场中的导体表面上的点具有相等的电位。

一旦了解了电位和电位差的概念，就可以开始进一步研究电现象。但不是以前，因为不了解基本原理和概念就不可能加深知识。

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