1.4 电势能和电势

1、湛江市第二十中学 全劭珩,1.4 电势能和电势,复习回顾,1.计算电场强度有几个公式?,它们有什么区别?,3. 电场线是如何反映电场的强弱及方向的?,E,定义式,适用于任何电场,只适用于点电荷,4. 电场线相交吗?电场线是运动轨迹吗?,电场力做功的特点,B、 EAEB,C、 EAEB,D、 EA、EB的大小关系不确定,A、 EA=EB,D,电场力做功的特点,将静止的试探电荷放入电场中，电荷在电场力的作用下做加速带动，运动一段时间后获得一定的速度，试探电荷的动能增加了。 【思考】什么力做功引起能量转化，什么能转化为动能？,电场力做功的特点,万有引力,电场力,库仑定律与与万有引力定律极其类似,因此

2、我们可以把电场力与重力(也是万有引力)类比,想一想,重力做功有哪些特点?,电场力做功的特点,3.类比联想:电场力做功与路径有关吗?,4.类比联想:电荷在电场中具有势能?电场力做功与这种势能的变化应是什么关系?,1.重力做功 W=mghA-mghB=EpA-EpB,2.重力做正功，重力势能减小， 重力做负功，重力势能增加。,电场力做功的特点,重力做功与路径无关,电荷在匀强电场中运动,电场力对它做的功与路径有关吗?,W = F|AB| cos,= q E|AM|,1.将电荷q从A沿直线移至B:,电场力做功的特点,2.将电荷q从A沿折线移至B:,对AM:,W1 = q E |AM|,对MB:,W2

3、= 0,对全程:,W = W1 + W2= q E|AM|,电场力做功的特点,3.将电荷q从A沿曲线移至B:,W = W1 + W2 + W3 + = q E|AM|,W1 = q E x1,W2 = q E x2,W3 = q E x3, ,x1 + x2 + x3 +=?,X1,x2,电场力做功的特点,在匀强电场中移动电荷时,静电力做的功,与电荷经过的路径无关,只与电荷的起始位置和,终止位置有关。,即：与初、末两点在电场线上的距离有关。,实验证明，这个结论在非匀强电场中也成立。,电势能,一个不计重力的试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?,电势能,1. 定义：电荷在静电场中也具有势能

4、，这个势能叫做静电势能，简称电势能，用符号EP表示。,2.电场力对电荷做正功 ,电荷的电势能减少,(负功),WAB=-EP=EPA-EPB,(增加),即：静电力做的功等于电势能变化量的相反数。,3.电势能具有相对性,(通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零),3.电势能是标量，正负表示大小,电势能,例1右图中MN为电场中某一条电场线方 向向右，在线取两点a、b 今将一电荷q 从a移到b则（ ） A.电场力做正功，q的电势能增加；B.电场力做负功，q的电势能增加；C.电场力做正功，q的电势能减少；D.电场力做负功，q的电势能减少。,C,电势能,正电荷从A点移到B点时,电场力做 ,电荷的电

5、势能怎么变化?,负电荷从A点移到B点时,电场力做 , 该电荷在 点的电势能较大.,负功,B,减小,正功,电势,重力势能由什么因素决定？, =,物体质量,试探电荷的电荷量,物体所处位置高度,试探电荷在电场中的位置“高度”,= ,= ,电势,电荷在电场中某一点的电势能EP与它的电荷量q的比值。,1 V = 1 J/C,1. 定义:,2. 公式:,3. 单位: 伏特(V),(计算时要代入正负号),4. 理解：描述电荷在电场中的位置,电势,例3.将一电量为q=+210-6c的点电荷从电场外一点P(零电势点)移至电场中某点A, 电场力做功410-5J,求A点的电势。,解:,场外一点P的电势为:,提示:计

6、算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负。,电势,设正电荷由a运动到b,【思考】如下图MN是一条电场线，比较a、b两点的电势大小。,+,电场线指向电势降低的方向,电场力做正功,电势能减小,则EpaEpb，由 可得 ,电势,1. 电势具有相对性,确定电势,应先规定电场中某处的电势为零。(通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为零。),2. 电势是标量,有正负,数值取决于零电势的选取。(负电势表示该处的电势比零电势处电势低。),等势面,地图中常用等高线来表示地势的高低，那么，是否能用类似的方法表示电势的高低？,等势面,电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面。,等势面的性质： 1. 同一等势面上的点

7、电势相等。 2.沿着等势面移动电荷时，电场力所作的功为零。 3.在任何静电场中电场线与等势面是互相垂直的。 4.等势面越密，场强越大,等势面,几种常见电场的等势面分布：,等势面,电场与重力场的类比,地球附近的引力场,存在于电荷周围的场,重力场强度g=G/m， 方向：垂直于该点的切面向下,电场强度E=F/q ， 方向：正电荷在该点所受电场力方向,重力G=mg,电场力F=qE,只与始、末位置有关，与路径无关,只与始、末位置有关，与路径无关,重力势能EP=mgh，与参考平面选取有关,电势能EP=q，与参考平面选取有关,重力做正功，重力势能减少（转化为其他形式的能）；重力做负功，重力势能增加WAB=E

8、PA-EPB,电场力做正功，电势能减少（转化为其他形式的能）；电场力做负功，电势能增加。WAB= EA- EB,高度h与参考点的选取有关，具有相对性,电势与参考点的选取有关，具有相对性,小结,2、电势能：,电场力做正功，电势能减小； 电场力做负功，电势能增加。,WAB=-EP=EPA-EPB,1、电场力做功与路径无关 只与初、末两点在电场线上的距离有关。,3、电势：,4、等势面,电场线指向电势降低的方向,随堂训练,1下列说法中正确的是 （ ） A、在场强较小处，电荷在该处的电势能也较小； B、电荷在场强为零处的电势能也为零； C、在场强相等的各点，电荷的电势能必相等； D、在选定为零电势的位置

9、处，任何电荷的电势能必为零.,D,随堂训练,2关于电势和电势能的关系，下列各种说法中正确的是： （ ） A、某点电势高，说明该点电势能大； B、某点电势高，说明该点电场做功本领强； C、若带电粒子在电场中移动时，电势能减少，则电势一定降低； D、负电荷在电场中无初速度，只在电场力作用下运动，电势能一定减少，同时它一定是从电势低处移向电势高处.,D,随堂训练,3、下列关于电势高低的判断正确的是（ ）,负电荷从A移动到B时，外力做正功，A点的电势一定较高。 负电荷从A移动到B时，电势能增加，A点的电势一定较低。 负电荷从A移动到B时，电势能增加，A点的电势一定较高。 初速度为零的正电荷只在电场力的左右下从A移动到B，A点的电势一定较高。,CD,随堂训练,4、如图，某电场中的一条直线，一电子在a点由静止释放，它将沿直线向b点运动，下列说法正确的是（ ）,该电场移动是匀强电场 场强Ea一定小于Eb 电子具有的电势能EpaEpb a点的电势一定低于b的电势,C,随堂训