《电势能和电势》PPT课件.ppt

第一章静电场 物理选修3 1 4电势能和电势 复习回顾 1 功的计算 2 重力做功有什么特点 1 与路径无关 由初末位置的高度差来决定 2 WG与重力势能的关系 3 重力势能是相对的 有零势能面 人为选定 重力势能具有系统性 功是能量转化的量度 力学中我们研究问题时 是分别从动力学和能量两个角度来进行的 现在电学中我们要深刻认识电场的性质 也要采用类似的方法 前面三节内容我们已经从电荷在电场中受力的作用 说明电场具有力的性质 建立了电场强度的概念 那么从能量的角度来看 电场又有什么性质呢 一个试探电荷在电场中某点由静止释放 将如何运动 在电场力作用下电荷做加速运动 一段时间后获得一定的速度 试探电荷的动能增加 什么能转换为动能的呢 我们首先来研究电场力做功的问题 二 静电力做功的特点 一 静电力做功的特点 F q 把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功 在电场中移动电荷时 静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关 但与电荷经过的路径无关 与重力做功特点相类比 静电力做功的特点 对于非匀强电场也适用 重力势能 A B C 1 物体沿着这三种路径移动的过程中 重力做功一样吗 重力做的功与路径无关2 WG mgh1 mgh2Ep mgh物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积 电势能 1 由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关 电荷在电场中也具有势能 这种势能叫做电势能 用Ep表示 类比于重力做功与重力势能的关系 静电力做功与电势能有什么关系呢 电场力做正功 电势能减少 三 电势能 电场力做负功 电势能增加 与重力做功跟重力势能变化关系相类比 重力做的功等于重力势能的减少量 静电力做的功等于电势能的减少量 重力势能的减少量 电势能的减少量 小结 电场力做多少功 电荷电势能就变化多少 2 电势能是相对的 与零电势能面有关 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零 或把电荷在大地表面上电势能规定为零 3 电势能是电荷和电场所共有的 具有系统性 4 电势能是标量 电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小 设EPB 0 电荷在某点的电势能 等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功 零势能参考点 设EPB 0 电荷在某点的电势能 等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功 设EPB 0 1 电荷在某点的电势能 等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功 负号表示电势能的高低 正电荷从A点移到B点时 静电力做正功 电荷的电势能减少 正电荷从B点移到A点时 静电力做负功 即电荷克服静电力做功 电荷的电势能增加 重力势能和电势能类比 重力场中 重力 地球和物体之间存在的吸引力 电场中 电场力 电荷之间的作用力 有重力就有重力势能Ep mgh 有电场力就有相应的能 叫电势能EP Ep由物体和地面间的相对位置决定 EP由电荷间的相对位置决定 W重 EP1 EP2 W电 EPA EPB 尽管重力做功与电场力做功很相似 但还是存在很大差异 存在两种电荷 正电荷顺电场线移动 电场力做正功 电势能减少负电荷顺电场线移动 电场力做负功 电势能增加正电荷逆电场线移动 电场力做负功 电势能增加负电荷逆电场线移动 电场力做正功 电势能减少 电势能 功是能量转化的量度2 静电力做的功等于电势能的减少量 WAB表示电荷从A点移动到B点的过程中静电力做的功EpA和EpB分别表示电荷在A点和B点的电势能如果知道了在两点间移动电荷时 静电力做的功 那么这两个位置的电势能知道吗 电势能 静电力做的功只能决定电势能的变化量 而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值 如果规定电荷在B点的电势能为零 则电荷在A点的电势能等于WAB 3 电势能具有相对性 要确定电荷在电场中某点的电势能的数值 必须先确定零电势能参考位置 电荷在某点的电势能 等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零 或把电荷在大地表面上的电势能规定为零 电势能 4 电势能是电荷和电场所共有的 具有系统性5 电势能是标量 由此可见 电场力做功与重力做功 电势能与重力势能都很相似 所以大家在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能 电势能 重力势能和电势能类比 重力场中 重力 地球和物体之间存在的吸引力 电场中 电场力 电荷之间的作用力 有重力就有重力势能Ep mgh 有电场力就有相应的能 叫电势能EP Ep由物体和地面间的相对位置决定 EP由电荷间的相对位置决定 W重 EP1 EP2 W电 EPA EPB 电势能 尽管重力做功与电场力做功很相似 但还是存在很大差异 存在两种电荷 正电荷顺电场线移动 电场力做正功 电势能减少负电荷顺电场线移动 电场力做负功 电势能增加正电荷逆电场线移动 电场力做负功 电势能增加负电荷逆电场线移动 电场力做正功 电势能减少 电势能 1 下列说法中 正确的是 A 把两个同种点电荷间的距离增大一些 电荷的电势能一定增加B 把两个同种点电荷间的距离减小一些 电荷的电势能一定增加C 把两个异种点电荷间的距离增大一些 电荷的电势能一定增加D 把两个异种点电荷间的距离减小一些 电荷的电势能一定增加 电势能 2 把电量q1 5 10 5C的电荷从电场中的A点移到B点 电场力做功W1 10 3J 则电荷q1在A B两点的电势能EA1与EB1之差EA1 EB1 J 若把q2 1 10 4C的电荷从A点移到B点 电场力做功W2 J 电荷q2从A到B电势能的变化量为多少 电势 规定O点的电势能为零电荷q在A点的电势能EpA 如果在A点放的是2q的电荷呢 EpA q是相同的对电场中的不同位置 这个比值一般是不同的 电势 1 电势 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值2 公式 3 单位 在国际单位制中 电势的单位是伏特 符号是V1V 1J C 电势 沿着电场线方向 电势如何变化呢 4 沿着电场线的方向 电势越来越低如何确定电场中某点的电势呢 5 电势具有相对性 先规定电场中某处的电势为零 然后才能确定电场中其他各点的电势 通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零 电势 3 将一电量为q 2 10 6C的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A 电场力做功4 10 5J 求A点的电势 解 场外一点P的电势为 点评 计算电势首先要规定零电势处 且电势可以为负 使用公式求某点的电势时 必须注意电势能与电荷量的正 负号 电势 沿着电场线方向 电势如何变化呢 4 沿着电场线的方向 电势越来越低如何确定电场中某点的电势呢 5 电势具有相对性 先规定电场中某处的电势为零 然后才能确定电场中其他各点的电势 通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零 6 电势是标量 只有大小 没有方向 负电势表示该处的电势比零电势处电势低 如图所示是一条电场线上的三点 电场线的方向由a到c a b间的距离等于b c间的距离 用 和Ea Eb Ec分别表示a b c三点的电势和电场强度 可以断定 电势 电势 等势面 地理上 等高线表示地势的高低 在电场中常用等势面来表示电势的高低 电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面 等势面 等势面的特点 1 等势面一定跟电场线垂直 在同一等势面上的任意两点间移动电荷 电场力不做功 2 电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面 任意两个等势面都不会相交 3 等差等势面越密的地方电场强度越大 等势面 几种典型电场的等势面 1 点电荷电场中的等势面 以点电荷为球心的一簇球面 等势面 2 等量异种点电荷电场中的等势面 两簇对称曲面 等势面 3 等量同种点电荷电场中的等势面 两簇对称曲面 等势面 5 匀强电场中的等势面 垂直于电场线的一簇平面 4 形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面 等势面 如图所示 虚线a b和c是某静电场中的三个等势面 它们的电势分别为 和 一带正电粒子射入电场中 其运动轨迹如实线KLMN所示 由图可知 A 粒子从K到L的过程中 电场力做负功B 粒子从L到M的过程中 电场力做负功C 粒子从K到L的过程中 电势能增加D 粒子从L到M的过程中 动能减少 等势面 如图所示 三个等差等势面上有a b c d四点 若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1 若由c经b移动到d电场力做正功W2 则 随堂训练 两块带电的平行金属板相距2cm