什么是電勢

　　靜電場的標勢稱為電勢，或稱為靜電勢。在電場中，某點電荷的電勢能跟它所帶的電荷量（與正負有關，計算時將電勢能和電荷的正負都帶入即可判斷該點電勢大小及正負）之比，叫做這點的電勢（也可稱電位），通常用φ來表示。電勢是從能量角度上描述電場的物理量。（電場強度則是從力的角度描述電場）。電勢差能在閉合電路中產生電流（當電勢差相當大時，空氣等絕緣體也會變為導體）。電勢也被稱為電位。

　　電勢的計算公式

　　1、電場中某點的電荷的電勢能跟它的電量的比值，叫做這點電勢

　　U=E/q

　　其中U表示電勢，E表示電勢能，q表示電荷量。

　　2、電勢能E=W=Uq

　　電勢差的公式Uab＝φa－φb

　　電勢的應用領域

　　超導結和耦合超導結：

　　（1）熱噪聲在超導結中引起的靜電勢的多次增加和多次減少：研究人員研究了在過阻尼和欠阻尼兩種情況下、在考慮了熱噪聲和有交流信號和直流信號同時輸入的情況下的超導結兩端的靜電勢。研究表明，隨著溫度的增加（熱噪聲的強度和溫度成正比），靜電勢會多次被增加和多次被減小（靜電勢多次被增加的峰值對應于靜電勢的共振激活現象）。另外，超導結兩端的靜電勢還表現出（噪聲引起的）熱噪聲加強穩定的現象。

　　（2）耦合超導結系統（或器件）中時空噪聲的出現和其對輸運的影響：在該研究中，研究人員首次發現了時空噪聲可能出現在耦合超導結系統（一個超導量子干涉器件）中，并且時空噪聲與電子對的波函數的相差的關聯所引起的系統的對稱破缺能夠引起輸運。通過對兩個模型（一個高斯噪聲模型和一個電報噪聲模型）的研究，研究人員發現在所研究的耦合超導結系統中幾率流總是負的并且隨著熱噪聲強度的增加而會出現一個“井”。根據研究人員的研究結果，研究人員可以控制噪聲使幾率流處于有利于科研人員的實驗要求的狀態。比如，如果研究人員希望在實驗中得到較大的負幾率流時，研究人員可以采取下面的兩個措施：a）。在一定的環境擾動下，我們可以適當地調整溫度使負幾率流處于上面所提到的“井”的附近（熱噪聲的強度與溫度成正比）以便于得到有利于我們實驗要求的結果；b）。在一定的溫度下，研究人員們應當采取一定的措施來調節環境擾動以便使負幾率流的絕對值盡可能地大。

　　（3）一個熱-慣性“ratchet”超導量子干涉器件（耦合超導結）中的混沌噪聲輸運：研究了一個熱-慣性“ratchets”超導量子干涉器件中在有周期信號的輸入的情況下的混沌噪聲輸運。研究表明，通過控制溫度和外部輸入信號的強度，研究人員可以使輸運的方向反號。當溫度足夠低時，研究人員很容易得到混沌輸運；但當溫度足夠高時，輸運主要是熱噪聲輸運。

　　（4）環境擾動下的耦合超導結：研究人員在考慮了內部熱漲落和外部環境擾動的情況下研究了一個SQUID［超導量子干涉器件（耦合超導結）］，發現外部環境的擾動可在SQUID中引起輸運，通過控制內部熱漲落和外部環境的擾動之間的關聯可使靜電勢反號；并發現隨著系統內部溫度的增加，電流—電壓特性越來越接近于正常狀態下的歐姆定律。

　　（5）熱漲落和環境擾動的關聯可在單個超導結中引起的靜電勢：它們卻在國際上激起了大量科研工作者的研究興趣。在相關論文中研究人員研究了外部環境的擾動所引起的噪聲與內部熱漲落的關聯在超導結中所引起的靜電勢。研究表明，系統內部的熱漲落和外部環境的擾動之間的關聯可以引起對稱破缺，從而在超導結中引起靜電勢。

　　判斷電勢高低的方法

　　1、根據電場線的方向判斷

　　沿著電場線的方向，電勢越來越低，也可以說電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面。

　　2、根據電場力做功判斷

　　正電荷在電場力作用下發生位移，若電場力做正功，則說明正電荷由高電勢處向低電勢處運動;若電場力做負功時，正電荷由低電勢處向高電勢處運動。

　　負電荷在電場力作用下發生位移，若電場力做正功，則說明負電荷由低電勢處向高電勢處運動;若電場力做負功，則說明負電荷由高電勢處向低電勢處移動。

　　3、根據點電荷電場中的場源電荷的電性判斷

　　若以無窮遠處為零電勢位置，則在正點電荷形成的電場中，電勢永遠為正值，離點電荷越遠的地方，電勢越低;在負點電荷形成的電場中，電勢永遠為負值，離點電荷越近的地方，電勢越低。

　　4、利用電勢能判斷

　　正電荷在電勢越高的地方電勢能越大，在電勢越低的地方電勢能越小;負電荷在電勢越低的地方電勢能越大，在電勢越高的地方電勢能越小。

　　5、利用電勢的定義式判斷

　　利用公式q=EP/q計算時，將EP、q的正負號--起代人，通過的正負，比較該點和零電勢位置間電勢的相對高低。

　　6、利用電勢差的兩個表達式判斷

　　如圖1所示，電子在一條電場線上從A點運動到B點，電勢能增加，試判斷A、B兩點電勢的高低。

　　判斷方法一：根據電場線方向來判斷由于電勢能增加，電場力一定做負功，即電場力方向和電荷運動的方向相反，電場力由B指向A，負電荷受到的電場力方向和場強方向相反，即可知場強方向由A指向B，因此，電場線的方向是由A指向B。因為沿著電場線的方向電勢越來越低，所以A點的電勢高于B點。

　　判斷方法二：利用電勢能判斷負電荷在電勢越低的地方，電勢能越大，所以A點的電勢低，即：

　　例2.如圖2所示，在負點電荷Q形成的電場中，有a.b.c三點，已知它們到點電荷Q的距離關系為rggQ.且Ua=Uu，則可知（）

　　A.C點的電勢高于a點的電勢

　　B.a點的場強比b點的場強大

　　C.同-負電荷放在c點比放在a點的電勢能大

　　D.同一負電荷由a點移動到b點，比由b點移動到c點電場力做功多

　　解析：由孤立負點電荷的電場線和等勢面的分布，可知選項

　　A、B均正確;因為同一負電荷在電勢低處電勢能大，選項C錯誤：由于Ua=Uw，根據W=qU可知W.=Wse，選項D錯誤。所以，本題的正確答案為AB。