电势关于位移的图像(φ-x 图像)的斜率等于该处电场强度。推导如下,
电场强度的定义:E=Fq,检验电荷受到的电场力与电荷量的比值。
电势的定义:ϕ=εq,检验电荷电势能与电荷量的比值。
电场中自由电荷电势能的改变量:Δε=∫Fds,电荷受到的电场力在位移上的累积,如果看不懂积分符号的话就是理解为Δε=FΔs,但是因为F不是恒力,因此仅能用作理解,其本身是不严谨正确的。
代入电势的定义,代入电场强度的定义:dϕ=∫Fdsq=∫Eds,可以理解为Δϕ=FΔsq=EΔs
移项:dϕds=E,可以理解为ΔϕΔs=E
该式等号左边即为电场中电势与位移s的曲线在各处的斜率,右侧为该处电场强度。
因此,电场中,各处电势沿某方向的改变率即为该方向上的电场强度。