在负的点电荷所产生的电场中任何一点上,正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能 这句话怎么理解啊!

问题描述:

在负的点电荷所产生的电场中任何一点上,正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能 这句话怎么理解啊!

这句话不严密的,我给学生讲的时候都要先说明前提条件,取无穷远处电势为0
在这样的条件下,负电荷引起的电场中所有点的电势最大处为无穷远处,为0。
所以其他点的电势沿电场线方向降低,也就是小于0
正电荷在某点上是所具有的电势能是正电荷的电量 +q 乘以该点的电势 -U ,所以电势能是负值小于0.
负电荷在该点的电势能是负电荷的电量 -q 乘以该点电势 -u ,所以电势能为正值,大于0,
则负电荷的电势能大于正电荷的电势能
选择题有这道,可是一般都不说前提无穷远处为0,所以很多学生就很困惑。

我们通常选择无穷远处电势为零,根据沿着电场线方向降低,可得负点电荷产生的电场中任意一点的电势均为负值,那么根据电势能E=φq,可知正电荷所具有的电势能为负值,负电荷所具有的电势能为正值,所以说正电荷所具有的电势能小于负电荷所具有的电势能。

在没有特别指明时,一般默认无穷远处电势为0,则这句话是正确的,
根据电势能E=φq:正电荷和负电荷在无穷远处的电势能均为0,
场源负电荷周围的电场线由无穷远指向负电荷,
电场中电势φ沿电场线方向降低,
正电荷沿电场线电势能E=φq降低,在电场中任何一点上电势能为负;
负电荷沿电场线电势能E=φq升高,在电场中任何一点上电势能为正.
由于电势能的正负代表大小
所以就有了:“在负的点电荷所产生的电场中任何一点上,正电荷所具有的电势能一定小于负电荷所具有的电势能 ”这句话
但如果取电场中其它任一点(非无穷远处)为0势能点,这句话就错了,
判断方法(三句话):
电场中电势沿电场线方向降低;
正电荷沿电场线电势能降低,负电荷沿电场线电势能升高;
电势能的正负代表大小.