电势

我们在高二物理课上会学到“电势降低最快的方向是电场强度的方向，但电势降低的方向不一定是电场强度的方向”，那么电势是什么呢？

电势，旧称是“电位”，指的是静电场的标势，因此也叫静电势。在电场中，某点电荷的电势能跟它所带的电荷量（与正负有关，计算时将电势能和电荷的正负都带入即可判断该点电势大小及正负）之比，叫做这点的电势（也可称电位），通常用φ来表示。电势是从能量角度上描述电场的物理量。电势差能在闭合电路中产生电流（当电势差相当大时，空气等绝缘体也会变为导体）。

电势的特点

1、电势只有大小，没有方向，是标量。不管是正电荷的电场线还是负电荷的电场线，只要顺着电场线的方向总是电势减小的方向，逆着电场线总是电势增大的方向。正电荷电场中各点电势为正，远离正电荷，电势降低；负电荷电场中各点电势为负，远离负电荷，电势增高。

2、和地势一样，电势也具有相对意义，在具体应用中，常取标准位置的电势能为零，所以标准位置的电势也为零。电势只不过是和标准位置相比较得出的结果。我们常取地球为标准位置；在理论研究时，我们常取无限远处为标准位置，在习惯上，我们也常用“电场外”这样的说法来代替“零电势位置”；

3、电势是一个相对量，其参考点是可以任意选取的。无论被选取的物体是不是带电，都可以被选取为标准位置 -------零参考点。例如地球本身是带负电的，其电势相对于无穷远处约为8.2×10^8V。尽管如此，照样可以把地球作为零电势参考点，同时由于地球本身就是一个大导体，电容量很大，所以在这样的大导体上增减一些电荷，对它的电势改变影响不大。其电势比较稳定，所以，在一般的情况下，还都是选地球为零电势参考点。

电势和电场强度的关系

电场强度是描述电场力的性质物理量，电势是描述电场能的物理量，两个物理量意义不同。电场强度的大小表示沿场强方向的电势降落的快慢，电势降落越快，那么在作电势面时，由E=U/d可知“相同的电势差，它们之间的距离就越短”，由此就可得出场强越大的地方，等势面就越密”。

电势公式

电势虽然是引入描述电场的一个辅助量，但它是标量，运算比矢量运算简单，许多具体问题中往往先计算电势，再通过电势与场强的关系求出场强。电路问题中电势和电势压（即电压）是一个很有用的概念。电势是普遍描述电场的电磁势的特例。

1、电势电场中某点的电荷的电势能跟它的电量的比值

U=E/q

其中U表示电势，E表示电势能，q表示电荷量。电势的单位为V（伏），1V=1J/C（1焦/库）。

2、电势能E=W=Uq

电势差的公式Uab＝φa－φb

电势高低的判断方法

1、利用电势的定义式判断

利用公式q=EP/q计算时，将EP、q的正负号--起代人，通过的正负，比较该点和零电势位置间电势的相对高低。

2、根据电场线的方向判断

沿着电场线的方向，电势越来越低，也可以说电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面。

3、利用电势能判断

正电荷在电势越高的地方电势能越大，在电势越低的地方电势能越小;负电荷在电势越低的地方电势能越大，在电势越高的地方电势能越小。

4、根据电场力做功判断

正电荷在电场力作用下发生位移，若电场力做正功，则说明正电荷由高电势处向低电势处运动;若电场力做负功时，正电荷由低电势处向高电势处运动；负电荷在电场力作用下发生位移，若电场力做正功，则说明负电荷由低电势处向高电势处运动;若电场力做负功，则说明负电荷由高电势处向低电势处移动。

5、根据点电荷电场中的场源电荷的电性判断

若以无穷远处为零电势位置，则在正点电荷形成的电场中，电势永远为正值，离点电荷越远的地方，电势越低;在负点电荷形成的电场中，电势永远为负值，离点电荷越近的地方，电势越低。

电势相关概念——电势差与电势能

1、电势差

电势差其实就是电势只差，uab=ua-ub；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等于a、b两点的电势差；关系式为uab=wab/q。

2、电势能

电势能与重力势能相似，与路径无关，只与始末位置有关，电场力做多少功，电势能就减少多少，克服电场力做多少功，电势能就增加多少~一般以无穷远或大地为参考点电荷在电场中某点的电势能等于将该电荷从该点移到参考点过程中电场力做的功。

3、细胞膜电势

膜电势是膜两边离子有选择性地穿透膜而使两边浓度不等而引起的电位差，它是指膜两侧的平衡电势差。细胞膜电势的存在意味着细胞膜上有一双电层，相当于一些偶极分子分布在细胞表面。例如心脏的心肌收缩和松弛时，心肌细胞膜电势不断变化，因此心脏总的偶极矩以及心脏所产生的电场也在变化。实验表明，我们的思维以及通过视觉、听觉和触觉器官接受外界的感觉，所有这些过程都与细胞膜电势的变化有关，了解生命需要了解这些电势差是如何维持以及如何变化的，这个研究领域正越来越为人们重视。

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等电位是什么

等电位，也称等电势。等电位就是电位相等，如果电位不相等，就有电位差即电压，它们之间也是没有阻值的。在电力系统中，用向下的空心三角形符号表示等电位，这实际上是用来表示接地的。

等电位的作用

在卫生间有这么一个长方形铁盒子，行内人都知道这个东西叫做等电位。外行人别说见过了，可能听都没听说过这个东西，更别说它的作用是什么了。在装修时，很多人不知道它的用途，用瓷砖封起来。

等电位就是相同的电位（电动势高低的位置），因此，之间没有电压差，就没有电流通过。就是安全的。通俗说假如你手接触到的位置和脚站住的位置电位相等，就没有电流流过你的身体，就很安全。

等电位和接地线区别

某种环境下，静电是可以致人伤亡的， 从未听过 您所说的等电位是防漏电的？漏电保护叫做PE保护，所谓的漏电接地保护线（就是我们俗称的接地线），卫生间等电位接线盒，是一根3cm宽的扁铁排，直接与混凝土钢筋网连接传入大地，和PE漏电接地线 完全两个概念， GB明确规定 等电位线不能和PE线进行连接，PE线禁止代替等电位，GB标准是黄色 IEC标准是绿黄间断

等电位连接是防止人身遭受电击、发生电气火灾及电子设备抗电磁干扰的主要措施。将建筑物的各种设备金属外壳、金属管、电缆支架、金属线槽、电缆金属外皮、建筑物的钢筋网等金属体，就近与共用接地装置可靠连接。等电位的作用是将可导电部分用金属导体做电气连接，使其电位相等或接近，其作用是传递电位。

接地则是为了降低电气装置外露可导电部分故障时的对地电压或接触电压，故障电流经PE线返回电源。

二者虽然都是一种保护措施但区别在于等电位并不一定要接地，也就是说漏电事件发生时接地点的电位是零电位，而等电位连接后漏电处与导电部分的电压差为零，电位并不一定是零。

等电位联结，等电位接线方法

卫生间等电位联结，是卫生间中各电气装置和其它装置外露的金属及可导电部分与人工或自然接地体用导体连接起来，以减少电位差，

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什么是电极电势？

电极电势，即电极电位。物理化学对电极电势的定义：对任意给定的电极，使其与标准氢电极组合为原电池（以氢电极为负极），设若已消除液体接界电势，则此原电池的电动势就作为该给定电极的氢标电极电势，简称为电极电势。为了获得各种电极的电极电势数值，通常以某种电极的电极电势作标准与其它各待测电极组成电池，通过测定电池的电动势， 而确定各种不同电极的相对电极电势E值。

电极电势产生的原因——双电层理论

双电层理论是德国化学家能斯特提出的。

当金属放入溶液中时，一方面金属晶体中处于热运动的金属离子在极性水分子的作用下，离开金属表面进入溶液。金属性质愈活泼，这种趋势就愈大；另一方面溶液中的金属离子，由于受到金属表面电子的吸引，而在金属表面沉积，溶液中金属离子的浓度愈大，这种趋势也愈大。在一定浓度的溶液中达到平衡后，在金属和溶液两相界面上形成了一个带相反电荷的双电层(electrical double layers)，双电层的厚度虽然很小(约为10^-8厘米数量级)， 但却在金属和溶液之间产生了电势差。

通常人们就把产生在金属和盐溶液之间的双电层间的电势差称为金属的电极电势（electrode potential），并以此描述电极得失电子能力的相对强弱。电极电势以符号E Mn+/ M表示， 单位为V(伏)。如锌的电极电势以E( Zn2+ / Zn) 表示， 铜的电极电势以E( Cu2+ /Cu) 表示。电极电势的大小主要取决于电极的本性，并受温度、介质和离子浓度等因素的影响。

标准电极电势

标准电极电势是可逆电极在标准状态及平衡态时的电势，也是标准态时的电极电势。指的是当温度为25℃，金属离子的有效浓度为1mol/L（即活度为1）时测得的平衡电位。非标态下的标准电极电位可由能斯特方程导出。

原电池是由两个相对独立的电极所组成，每一个电极相当于一个“半电池”，分别进行氧化和还原反应。由不同的半电

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电势能和电势

在静电学里，电势能是处于电场的电荷分布所具有的势能，与电荷分布在系统内部的组态有关，反映电场和处于其中的电荷共同具有的能量。电势能的单位是焦耳，电势能与电势不同，电势定义为处于电场的电荷所具有的电势能每单位电荷，电势是指电场中任两点间对电荷作功的本领，相当于力学中的重力势，电势的单位是伏特。电势能=电荷量*电势 。

电场力做功与电势能改变的关系

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，电场力做的功。

1、电势能增减的判定

电场力对电荷做正功，电荷的电势能减少，电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加．W= EPA-EPB=-ΔEP。

某一物理过程中其物理量的增加量一定是该物理量的末状态值减去其初状态值，减少量一定是初状态值减去末状态值。

2、零电势能点

在电场中规定的任何电荷在该点电势能为零的点。理论研究中通常取无限远点为零电势能点，实际应用中通常取大地为零电势能点。

①电势能的数值具有相对性。

②零电势能点的选择具有任意性。

③某一电荷在电场中确定两点间的电势能之差与零电势能点的选取无关。

电势能计算公式

点电荷电场中，点电荷的电势能公式：

EA＝qφA ｛EA:带电体在A点的电势能(J)，q:电量(C)，φA:A点的电势(V)｝ E=kq1q2/r^2

电势能的单位是 N*m

动能变化量与电势能变化量:

根据能量守恒定律还可以得到，一般情况下，无外力做功的运动电荷，动能变化量与电势能变化量的关系：

Ekb - Eka = Epa - Epb 

如果是外力使电势能增

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