每当你在地球的引力场中大致移动时，通过施加能量就可以改变你在这个场中的位置。同样，电荷在它们的区域内也有场。因此，如果电荷需要改变其位置，就必须做一些工作。这里的功是电荷的电势能或电能。势能是从位置或安排发生的做功的能力。

例如，如果在空间中的某个点设置了一个正电荷“Q”，那么它附近的任何其他正电荷都将面临排斥力，从而具有势能。有不同类型的势能，例如重力、弹性、弹簧和电势能。因此，本文讨论了其中一种势能，例如电势能。

什么是电势能？

电势能定义是；当物体通过远离电场而获得一些能量时。通过将势能除以电荷量，可以获得任何变化的电势。这也称为静电势或电场势。

一个物体的电势能主要取决于两个主要因素，一个是它自己的电荷，另一个是通过其他带电物体的相对位置。这是一个标量，可以用焦耳来衡量，用 V、ΔV、ΔU 和 U 表示。电势能的维数公式为 ML^2T^-3A^-1。

测量任何系统的电势能有两种常用方法。常见的电势能单位是伏特 (V) 和电子伏特 (eV)。伏特的基本单位可以简单地写为焦耳每库仑 (J/C)。电子伏特或 eV 是系统的电势提高 1 伏特后电子获得的能量总和，电子伏特 (eV) 通常用于测量核和粒子物理学中的能量。

电势能公式及其推导

考虑以下包含两点电荷的系统，其中像 q' 这样的正测试电荷在通过下图所示的像 'q' 这样的固定点电荷产生的场内移动。

在上图中，点“P”处的电荷“q”是固定的，并通过上图所示的 PRS 径向线从点“R”移动到“S”。

让 P & R 等两点之间的距离为“r1”，而“r2”为 P & S 等两点之间的距离。

正测试电荷上的力的大小可以通过库仑定律给出：

F = (1/4πε0) qq'/r^2

如果电荷 q' 在一个小位移 'dr' 内沿 'S' 方向移动，则通过这个力完成的功是使小位移 'dr' 为

dW = F.dr

dW = (1/4πε0) qq'/r^2 x dr

当测试装药从 R 点移动到 S 点（即从 r1 到 r2）时，在这个力的整个过程中完成的全部功是，

或 W = qq'/4πε0 (1/r1-1/r2)

因此，在 q' 测试电荷上为这条特定路径所做的工作主要取决于终点，而不是所走的车道。

将 q' 测试电荷从两点 R 移动到 S 时完成的功等于将 q' 测试电荷从两点 R 移动到 S 时势能的变化。所以，

W = U(r1) – U(r2)

其中：

U(r1) = qq'/4πε0r1 是 q' 测试电荷在 'R' 点时的电势能。

U(r2) = qq'/4πε0r2 是 q' 测试电荷在 'S' 点时的电势能。

因此，在距离 'q' 电荷任意距离 'r' 处 q' 测试电荷的势能可以通过

U = qq'/4πε0r

上式给出了对电荷的电势能，它主要取决于电荷之间的分配而不是带电粒子的位置。

如果我们将 q' 测试电荷从 r2=∞ 距离带到 r1=r 距离，那么我们必须从电力中做一些功，这相当于势能的增强，可以由上述等式给出。

因此，测试电荷在电场内任一点的势能是电力将电荷从很远的距离运送到所考虑的某个距离所完成的功。

点电荷引起的电势

在电场中，特定点的电势可以定义为一旦施加静电力，通过任何路径将正单位电荷从无穷远处移动到该点所完成的功。

假设 +ve 电荷位于某个点，则由于电场的存在，它将使用力。因此，距离正电荷 '+q' 在 'r' 距离处的任意端的电势可以给出为

V = (1/4πε0) q/r

其中：

'r' 是 +Ve 电荷的位置向量。

“q”是源电荷。

当电位单位为伏特时，则1V = 1 JC^-1

由于静电力产生的电场，在将 1 库仑电荷从无穷远处移动到特定点的过程中，一旦完成工作，则称为特定点的 1V 静电势。

类似地，由于多个电荷的电势可以表示为；

电势能和电势之间的差异

 优点和缺点

电势能的优点包括以下几点。

• 核能也是一种势能，是一种高度一致的能量形式。

• 核电产生的电力相当低，约为 3 至 5 c/kwh，因此建造水力发电厂极具吸引力。

• 与天然气和煤炭等其他能源相比，这种能源的成本较低。

电势能的缺点是，它取决于电场中物体的电荷。

应用

电势能的应用包括以下内容。

• 该能量用于通过时变电场来描述系统内的势能。

• 这种能量对于移动电荷对抗电场非常有帮助。

• 电力中的这种能量对于称为电压或电势的每个单位电荷非常方便。

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