​《从上帝视角审视高中物理》连载文章将会生动有趣地讲述高中物理的核心框架以及内在的逻辑关系，希望能给大家带来一双天眼去看待高中物理。欢迎大家关注gzh“因物悦理”，我将持续分享高中物理的干货哟。

电势是个啥？难道不应该是TV？反正我个人觉得电势的概念在高中物理里是很抽象的一个概念，也是一个没法深入讲解的概念。不过既然要让大家有上帝视角，怎么能允许这个概念稀里糊涂的出现在教材上呢？

老传统，先看看这个概念因何而来。

在18世纪，物理学的一个重要问题就是计算一个物体对另一个物体的引力大小。当时已经知道地球是个椭球体，那么在计算地球对外部物体的引力大小时，就不能把地球的质量看成集中在中心。从理论上讲，利用微积分肯定是可以算出结果，但是计算也分难易的！所以这种情况下就面临着一个计算难题。

就好比大家很容易计算两个3相加，或者三个3相加，但是要你计算一万个3相加，理论上是可以加出来，但是是不是要困难得多？这个时候如果给你定义一个新的计算方式——乘法，这不一下子就能算出结果了么？

为了解决这一困难，就需要有得心应手的数学工具。拉格朗日、拉普拉斯、泊松提出并完善了一个工具——势函数。势函数是一个只跟位置有关的函数，根据势函数就能相对方便的计算出任意一点处，地球对物体的引力大小。可是这个名字咋听起来怪怪的呢？

其实在生活用语中，有一个词跟“势”有关——地势险恶。悬崖峭壁，亦或是水流湍急，地势反映的就是这个地方的位置特点嘛。

待到库仑定律发表后，泊松发现库仑力和万有引力一样，也与距离平方成反比。所以他就把引力的势理论移植到了电学里，也就是电势啦。请注意，当时还没有电场的概念呢！

但是随着电场概念的提出，以及对电场性质的深入研究，发现势函数这个数学工具能很好的用来描述电场的性质，所以才有了如今大家看到的电势的概念。

当然了，关于电势更深层次的物理意义，在高中阶段是不用大家了解的，也没法了解。但是电势可以反映出电场的能量特征，这个是大家务必要知道的。

很好理解呀，势函数本来就是一个只与位置有关的函数，电势也是如此。而电荷在电场中凭借其位置具有电势能，如果同样的电荷放在电场中的不同位置时，所具有的电势能不同，那么这些位置的能量特征也就不一样了撒。

说到这里之后，电势的定义也就呼之欲出了！刚才说了同样的电荷在不同位置可能具有不同的电势能。如果电荷量本身就不同的话，肯定不能直接比较电荷所具有的电势能的大小。怎么办？

简单，还是比较“单价”—— 。这个比值反映的是单位电荷量在电场中某个位置的电势能大小。比值越大，表示这个位置的电场能量特征越明显，也就是电势越高；反之表示的就是此次的电势越低。

我们用字母来表示电势，即：

有了电势的概念后，我们计算电荷在电场中的电势能就很方便了。不论静电场是否为匀强电场，只需知道电场中某处的电势，则电荷q在该处的电势能即为：

如果带电物体只在电场力的作用下在电场中运动，假设带电物体的电荷量为q，带电物体的质量为m；电场中a位置的电势为 ，带电物体经过a位置时的速度为 ；电场中b位置的电势为 ，带电物体经过b位置时的速度为 。

那么根据能量守恒，电荷经过不同位置时，动能与电势能之和为定值，即：

唉，能量守恒定律用起来就是爽啊。我才不管这个静电场是啥类型、带电物体的运动情形是怎样的，只要上述给定的条件成立，这个等式就能给你想要的答案！

大家看到没，当我们用牛顿力学的固定套路研究静电场后，发现了两个描述静电场特征的物理量——电场强度和电势。这其实就是从力的角度和能量的角度来看待电场的必然结果。

虽然力学和静电学是两个不同的领域，但是通过力和能量把两个领域联系在一起。而且处理这两个领域中各种运动现象的方法都是通用的。这就好比拼乐高积木，基本拼法掌握之后，就能搭建出各种各样的模型。

如果大家把牛顿力学的框架构建得很好的话，大家学习静电场就会比较轻松，只需要把精力放在电场部分的概念理解与联系上。至于静电场部分有哪些规律或者公式，其实都可以通过库仑定律、电场强度的定义、电势的定义联合推导出来。这里给大家贴出一张图，至于图中的内容，大家可以去听我的视频课程呀。

好了，静电场部分就给大家说这么多，接下来我该看看“动电”——电流啦。

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