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电势能、静电场及电场力的功的探索
在电场中，电荷所具有的势能被称为电势能。当我们在电场中移动电荷时，由于电场力的作用，电荷的电势能会发生改变。
如何解析电荷电势能的变化呢？我们需要明白电势能与电势之间的关系。根据电势能公式Ep＝qφ，我们可以得知，正电荷在电势越高的地方，其电势能也会相应增大；而负电荷则相反，在电势越高的地方，其电势能会减小。一旦我们确定了电势的高低，就可以轻松分析电势能的变化。
【实例研究】考虑两个负点电荷分别置于A、B两点，它们的电荷量不同。这些电荷在平面内产生的电场电势分布如图所示，其中实线代表了等势线。
（1）试问：在c点和d点，正的试探电荷哪个点的电势能更大？
（2）对于负的试探电荷，它在a点和c点的电势能哪个更大？
（3）若正的试探电荷从e点沿图中的虚线移动到f点，它的电势能将如何变化？
【深入分析】由于场源电荷A、B均为负电荷，因此靠近场源的等势面电势较低。
（1）由于φc小于φd，且正试探电荷带正电，根据Ep＝qφ，我们可以得出EPc小于EPd。
（2）同样，由于φa小于φc，且负试探电荷带负电，所以EPa大于EPc。
（3）正试探电荷从e点移动到f点时，其所经各点的电势先降低后升高。根据Ep＝qφ，我们可以得出试探电荷的电势能先减小后增加。
电场力做功与电势能变化之间存在着密切关系。当电场力做正功时，电势能会减少；而当电场力做负功时，电势能则会增加。只要我们知道了电场力的功，就可以轻易地分析出电势能的变化。
从“电场力的功”的角度出发，我们可以对上述实例中的问题做出如下分析：
（1）当正试探电荷从c点移至d点时，由于远离了场源（负电荷A、B），所受静电引力做负功，导致其电势能增加。
（2）当负试探电荷从a点移至c点时，由于同样远离了场源，所受静电斥力做正功，因此其电势能会减小。
（3）正试探电荷从e点沿虚线移动到f点的过程中，先是靠近场源后远离场源。静电力先做正功后做负功，导致其电势能先减小后增加。