电势与等势面 · 综合演示 静电场中的能量 · 电势能和电势
三个视角理解电势:立体等势面 → 平面电场线与等差等势线 → 连线上的电势分布曲线。红 = 正(高电势),蓝 = 负(低电势)。
拖动旋转 · 滚轮缩放 · 右键平移。彩色曲面为等势面(红 = 正,蓝 = 负),橙线为电场线。
电势 φ(相对值)
负/低0正/高
正电荷负电荷
电场线(由 + 指向 −,⊥ 等势面)
当前场景
类型—
等势面数—
电势计算φ = Σ k·qᵢ / rᵢ
核心结论:① 电场线总是垂直于等势面,并由高电势指向低电势;② 等势面越密处场强越大;③ 沿等势面移动电荷电场力不做功。取 k=1、电量为相对单位。
把电势 φ(x,y) 当作高度值画出的三维曲面:正电荷把"膜"顶起成山峰,负电荷把"膜"拉陷成深井。曲面用半透明 Mesh + 高光渲染,橙色是电场线(由高电势指向低电势,与等势线处处垂直)。中央半透明平面为 φ=0 的零势面,其上带箭头的橙色曲线是电场线俯视投影,红蓝圆环是等差等势线投影。拖动旋转 · 滚轮缩放 · 右键平移。
电势 φ(相对值 · 高度)
负/井0正/峰
正电荷 负电荷
等高线 = 等势线
电场线(→ 高电势指向低电势)
当前场景
类型—
电荷—
电势公式φ = Σ k·qᵢ / rᵢ
核心理解:①"高度"就是电势 φ,橙红代表高电势、蓝代表低电势;② 曲面上的水平圈就是等势线,沿等势圈走电场力不做功;③ 橙色电场线沿曲面"最陡下坡方向"走,与等势线处处垂直;正试探电荷沿电场线像小球顺坡滚下;④ 坡越陡处 E = −∇φ 越大,等势线(等高线)也越密。取 k=1,电量为相对单位,靠近电荷处的 φ 被限幅以保证可视。
沿过两电荷的直线(取为 x 轴)画电势 φ(x) 分布曲线。曲线上某点切线斜率的负值 = 该处场强 Ex = −dφ/dx。点电荷附近 φ→±∞,超出可视范围的部分不画线(避免出现"平顶"假象),图线在接近渐近线处自然中断。
当前场景
类型—
电荷(x 位置)—
电势计算φ(x) = Σ k·qᵢ / |x−xᵢ|
核心结论:① φ-x 图线切线斜率的负值等于场强(Ex = −dφ/dx);② 电势沿电场线方向总是降低的;③ 点电荷处 φ → ±∞(图线出现渐近线);④ 匀强电场中 φ 随 x 线性变化(一条斜直线)。取 k=1、电量为相对单位。