我們知道，試探電荷的電勢能不僅與電場有關(guān)，還與試探電荷的種類和電荷量多少有關(guān)。我們曾經(jīng)用試探電荷所受靜電力與其電荷量之比定義了描述電場性質(zhì)的一個物理量——電場強度，本節(jié)將用試探電荷的電勢能與其電荷量之比來定義描述電場性質(zhì)的另一個物理量——電勢.
如圖 2-5 所示，在一電場強度為 E 的勻強電場中，取 B 點為零電勢能點，若一個帶正電的試探電荷 q? 沿電場線從 A點移動到 B 點，A 點與 B 點的距離為 d，靜電力做的功 W?= q?Ed，由電勢能的定義可知，q?在 A 點的電勢能為 q?Ed ；同理可知，帶不同電荷量的正電荷 q?在 A點的電勢能為 q?Ed。顯然，不同電荷在同一點的電勢能不同，但電勢能與試探電荷的電荷量之比不變.
可見，電荷在電場中某點的電勢能與其電荷量之比與該電荷無關(guān)，只與電場本身有關(guān)。理論和實驗表明，從勻強電場得出的這個結(jié)論對非勻強電場也適用.
在國際單位制中，電勢的單位是伏特，符號為 V，1 V = 1 J/C。電勢是標(biāo)量。電勢和電場強度都是反映電場性質(zhì)的物理量。 與電勢能一樣，首先要規(guī)定電場中電勢為零的位置（ 零電勢點 ），然后才能確定各點的電勢值。通常選距離場源電荷無窮遠處為零電勢點。在實際問題中，也常常選地球為零電勢點。
如圖 2-6 所示，勻強電場的電場強度為 30 N/C，A、B、C 是電場中同一條電場線上的三個點，相鄰兩個點的距離均為 10 cm。 （1）以 C 點為零電勢點，求 A、B 兩點的電勢； （2）A、B、C 三點中哪個點的電勢最高？哪個點的 電勢最低？
確定電場中某點的電勢，可先求出試探電荷 +q 由該點移動到零電勢點靜電力所做的功，再根據(jù)電勢的定義求出電勢.
已知 E = 30 N/C，A、B 間距離 d? = 0.1 m，B、C 間距離 d? = 0.1 m。 （1）以 C 點為零電勢點，正電荷 q 從 A 點或 B 點 沿電場線移動距離 d 到 C 點，靜電力做正功，有
由計算結(jié)果可知，沿電場線方向電勢逐漸降低。這個結(jié)論在一般情況下也成立嗎？為什么?
上述問題中，若以 B 點為零電勢點，A、C 兩點的電勢又為多少？試比較 A、B、C 三點電勢的高低。
我們把電場中電勢相等的點構(gòu)成的面稱為等勢面（equiptential surface）。物理學(xué)中既用電場線形象地描繪電場，也用等勢面描繪電場。為了使等勢面能反映電場的強弱，通常使相鄰兩等勢面電勢的差值相等，等勢面密的地方電場較強，等勢面疏的地方電場較弱。 例如，在點電荷形成的電場中，等勢面是一系列以點電荷為球心的同心球面（ 圖 2-7），離球心近的地方比離球心遠的地方等勢面密，電場強。圖 2-8 是幾種電場的等勢面和電場線分布示意圖。
因為同一電荷在等勢面上任意兩點的電勢能相等，所以電荷在等勢面上移動時靜電力不做功。這表明，等勢面與電場線處處垂直。若不垂直，電場強度沿等勢面有分量，對應(yīng)的靜電力也就有沿等勢面的分量，電荷在等勢面上移動時靜電力要做功，該電荷的電勢能會變化，那么這個面就不是等勢面了。
電場線與等勢面垂直，方向由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面。根據(jù)電場線與等勢面的關(guān)系，可由等勢面確定電場線。在實際應(yīng)用中，由于電勢容易測量，通常是先測出電場中電勢相等的各點，畫出電場中的等勢面，然后根據(jù)電場線與等勢面垂直畫出電場線，從而對電場的電場強度和電勢的分布有直觀、定性的了解。
1. 某同學(xué)認為，電場中某點電勢的高低只與產(chǎn)生電場的電荷和該點在電場中的位置有關(guān)。這種看法正確嗎？為什么？ 2. 推理說明：選擇無窮遠處為零電勢點位置時，正點電荷產(chǎn)生的電場中任意一點的電勢都是正值，負點電荷產(chǎn)生的電場中任意一點的電勢都是負值。
4. 對以點電荷為球心、r 為半徑的球面上的各點，具有的相等物理量是 A. 電勢 B. 電場強度 C. 同一電荷所受的靜電力 D. 同一電荷具有的電勢能
6.若選擇地面為零“ 重力勢 ”位置，用類似電場中定義電勢的方式，推導(dǎo)出重力場中“ 重力勢 ”的表達式，并對此式作出解釋。

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第2節(jié) 電勢與等勢面

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