电场力做功与电势能

1、 第第2 2章章电势能与电势差电势能与电势差 第第1 1节节电场力做功与电场力做功与电势能电势能功的定义：功的定义：复习回顾复习回顾cosWF L 力与力方向上位移的乘积。力与力方向上位移的乘积。可见，物体可见，物体只要只要在力的在力的方向上发生方向上发生位移位移，我们，我们就称该力做就称该力做了功。了功。电场力也是一种力，电场力也是一种力，同理同理只只要电场中的电荷在电场力的要电场中的电荷在电场力的作用下，在电场力方向上移作用下，在电场力方向上移动了一段距离，那么我们动了一段距离，那么我们也也称称电场力做了功。电场力做了功。F是物体受到的力是物体受到的力,L为物体的位移为物体的位移,是力与位

2、移的夹角。是力与位移的夹角。 我们学过了什么物理我们学过了什么物理量做功与路径无关量做功与路径无关,只与只与初末位置有关初末位置有关?h回顾重力做功的特点是什么回顾重力做功的特点是什么? ?ABCmg mg mg 1.1.在这三次情况下在这三次情况下重力做功关系？重力做功关系？2.WG = m g h试探电荷静止的放入电场中试探电荷静止的放入电场中,将如何运动将如何运动?（忽略重力（忽略重力)E 电荷做加速运动电荷做加速运动,一段时间后获一段时间后获得一定的速度得一定的速度,试探电荷的动能增加试探电荷的动能增加.+FM一、电场力做功的特点一、电场力做功的特点EW = F|AB| cos= qE

3、qE|AM|AM|1.1.将电荷将电荷q q从从A A沿直线移至沿直线移至B:B:AB+q q+q qFMEAB2.2.将电荷将电荷q q从从A A沿折线移至沿折线移至B:B:对对AM: W1 = q E |AM|对对MB: W2 = 0对全程对全程: :W = W1 + W2= q E|AM|+q qF+q qF3.3.将电荷将电荷q q从从A A沿曲线移至沿曲线移至B:B:MEAB+q qFEAB+q qF+q qF+q qF+q qFW = W1 + W2 + W3 + = q E|AM|W1 = q E x1W2 = q E x2W3 = q E x3 Mx1 + x2 + x3 +=

4、?X1x24.4.将电荷将电荷q q从从A A沿其它曲线移至沿其它曲线移至B B，静电力做功？，静电力做功？5.5. 如果移动负电荷，如果移动负电荷，1414结论又如何？结论又如何？MEABq qFB+MAFq q+6.6. 电场力做功有什么特点？电场力做功有什么特点？ 在在匀强电场匀强电场中移动电荷时中移动电荷时,电场力做的功电场力做的功与电荷经过的与电荷经过的路径无关路径无关,与电荷的与电荷的起始起始位置和位置和终止终止位置有关位置有关与初、末两点在与初、末两点在电场线上的距离电场线上的距离有关有关7.7. 这个结论适合于其它电场吗？这个结论适合于其它电场吗？ 2、电势能可以认为是电荷在电

5、场中而具有的能量。可以认为是电荷在电场中而具有的能量。电场力做功与电势能有什么关系？电场力做功与电势能有什么关系？（联系重力做功与重力势能的关系）（联系重力做功与重力势能的关系）物体被举高具有重力势能。物体被举高具有重力势能。1、电荷在电场中具有电势能。、电荷在电场中具有电势能。 重力对物体做正功，物体的重力势重力对物体做正功，物体的重力势能减小能减小 2、电场力对电荷做正功，电荷的电势、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小能减小 重力对物体做负功，物体的重力重力对物体做负功，物体的重力势能增大势能增大 3、电场力对电荷做负功，电荷的电势能、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大增大12GPPP

6、WEEE 重力做多少功，物体重力势能重力做多少功，物体重力势能就变化多少。就变化多少。 4、电场力做多少功，电荷电势能就变、电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。化多少。重力势能是相对的，与零势能面有关重力势能是相对的，与零势能面有关5、电势能是相对的，与零电势能面有关、电势能是相对的，与零电势能面有关ABPAPBPWEEE 重力势能是物体和地球所共有的，重力势能是物体和地球所共有的，具有系统性具有系统性6、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性性7、电势能是标量、电势能是标量由此可见，电场力做功与重力做功，电势能由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重

7、力势能都很相似，所以大家在学习电势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。关系帮助理解电势能。 要想确定电荷要想确定电荷q在某在某点的电势能点的电势能,该怎么办该怎么办?( ( 提示提示: :类似于重力势能的确定类似于重力势能的确定 ) )讨论电势能时要先规定电荷在某一位置的电势能为讨论电势能时要先规定电荷在某一位置的电势能为零，然后才能确定电荷在其他位置的电势能。通常零，然后才能确定电荷在其他位置的电势能。通常把离场源电荷无穷处或地球表面规定为电势能零点。把离场源电荷无穷处或地球表面规定为电势能零点

8、。讨论讨论: :EABAB+若在电场中移动的是负电荷呢若在电场中移动的是负电荷呢? ?FF+E-FF电场力做功与电势能变化的关系电场力做功与电势能变化的关系电荷的电势能如何变化电荷的电势能如何变化? ?CN /5105EBAFq+1419510234010611005.qEdWJ141023.+BADC 正电荷顺电场线移动，正电荷顺电场线移动， 电场力做正功，电势能减少电场力做正功，电势能减少 负电荷顺电场线移动，负电荷顺电场线移动， 电场力做负功，电势能增加电场力做负功，电势能增加 正电荷逆电场线移动，正电荷逆电场线移动， 电场力做负功，电势能增加电场力做负功，电势能增加 负电荷逆电场线移动

9、，负电荷逆电场线移动， 电场力做正功，电势能减少电场力做正功，电势能减少例例1右图中右图中MN为电场中某一条电场线方为电场中某一条电场线方向向右，在线取两点向向右，在线取两点a、b 今将一电荷今将一电荷q从从a移到移到b则则（ ）A.电场力做正功，电场力做正功，q的电势能增加；的电势能增加；B.电场力做负功，电场力做负功，q的电势能增加；的电势能增加；C.电场力做正功，电场力做正功，q的电势能减少；的电势能减少；D.电场力做负功，电场力做负功，q的电势能减少。的电势能减少。C 例例2：A和和B为电场中某条电场线上的点，如为电场中某条电场线上的点，如图：将图：将q=410-9的正电荷从的正电荷从

10、A点移到点移到B点需点需克服电场力做功克服电场力做功5 10-7J，则，则: 电场方向由电场方向由AB还是还是BA？ 电荷在哪点时电势能大？大多少？电荷在哪点时电势能大？大多少？AB 例例3. 如图如图,在场强在场强 的匀强电场中的匀强电场中,点电点电CNE310E荷荷q=+1c从从A移动到移动到B,AB相距相距L=1m,电场力做功为电场力做功为多少多少?电势能如何变化电势能如何变化?若规定若规定EPA=0,则则EPB=?ABFq+电场力做功的特点电场力做功的特点只与始末位置有关，与经过的路径无只与始末位置有关，与经过的路径无关。所以，电场力是保守力，有对应的势关。所以，电场力是保守力，有对应

11、的势能能电势能电势能EP电场力作正功，电势能减小；电场力作正功，电势能减小； 电场力作负功，电势能增大。电场力作负功，电势能增大。PAAPBBEWE功能关系功能关系 只有重力做功，重力势能只有重力做功，重力势能+动能动能=恒量恒量 只有电场力做功，电势能只有电场力做功，电势能+动能动能=恒量恒量 只有电场力和重力做功，重力势能只有电场力和重力做功，重力势能+电势能电势能+动能动能=恒量恒量 什么是什么是比值定比值定义法义法? ?之前学过什么之前学过什么物理量是通过比值物理量是通过比值定义法定义的定义法定义的? ? 例例1：在场强为：在场强为E的匀强电场中，有的匀强电场中，有A、B点且点且A、B

12、两点的距离为两点的距离为d，现有不同的电荷放在，现有不同的电荷放在A点，求点，求它们在它们在A点的电势能，并填入下列表中。（点的电势能，并填入下列表中。（选选B点点为零电势能点为零电势能点）电荷电荷qq1=2Cq2=3Cq3=-6CA点的电点的电势能势能EP2Ed3Ed-6EdEdEdEdEP/qEAB 该比值是一个与该比值是一个与q q无关，仅与电场及无关，仅与电场及A A点的位点的位置有关的量。因此电势可以反映电场性质。置有关的量。因此电势可以反映电场性质。该比值称为该比值称为A A点的点的电势电势qEP 1 1、定义：、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷在电场中某一点的电势能与它

13、的电荷量的比值，叫做这一点的电荷量的比值，叫做这一点的电势电势。用。用 表示表示 2 2、定义式：、定义式：( (计算时计算时E EP P及及q q要代入正负号要代入正负号) )3 3、单位：、单位：，符号为，符号为 4 4、电势只有大小，没有方向，是、电势只有大小，没有方向，是标量标量一般选取无穷远处电势为一般选取无穷远处电势为0 0，实际应用中常取大地电势，实际应用中常取大地电势为为0 06 6、电势具有相对性、电势具有相对性5 5、物理意义：描述电场性质的物理量、物理意义：描述电场性质的物理量 qEP1 V = 1 J/C例例2.2.如果把如果把q=1.010-8C的电荷从无穷远处移至电

14、场中的电荷从无穷远处移至电场中的的A点，需克服电场力做功点，需克服电场力做功W=1.210-4J.那么那么 q在在A点的电势能和在点的电势能和在A点的电势各是多少？点的电势各是多少？ q未移入电场前未移入电场前A点的电势是多少点的电势是多少 ？V102 . 1C100 . 1J102 . 1qEJ102 . 1EJ102 . 1E0W484PAA4PA4PAA 例例3. 将一电量为将一电量为 的点电的点电荷从电场外一点荷从电场外一点P移至电场中某点移至电场中某点A, 电电场力做场力做 功功 ,求求A点的电势点的电势.cq6102J5104解解:设场外一点设场外一点P的电势为的电势为0pJWEP

15、A5104VVqEPAA2010210465从从P A,电场力做的功电场力做的功 PAEW 点评点评: :电势的确定首先要确定零电势处电势的确定首先要确定零电势处,且且电势可以为负电势可以为负. 例例2. 把把 的试探电荷的试探电荷放在电场中的放在电场中的A点点,具有具有 的电的电势能势能,求求A点的电势点的电势.若把若把 的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A点点,电荷所具有电荷所具有的电势能是多少的电势能是多少? cq102102J8106cq91104点评点评: :某点的电势与试探电荷无关某点的电势与试探电荷无关1.沿着电场线方向沿着电场线方向,电势将怎样变化电势将怎样变化? 如

16、何比较电势的高低？如何比较电势的高低？沿电场线沿电场线 ( (场强场强) )方向电势方向电势越来越低越来越低, ,即电场线指向即电场线指向电势降低的方向电势降低的方向ABE电荷由电荷由A点运动的点运动的B点点正电荷正电荷负电荷负电荷电场力电场力做功做功正功正功负功负功电势能电势能变化变化减少减少增加增加电势电势变化变化减少减少减少减少 如图所示，如图所示，A、B、C是电场中的三点，将是电场中的三点，将1C的正电荷分别从的正电荷分别从A、C移动到移动到B时，电场力所做的时，电场力所做的功分别为功分别为10J、-5J，以，以B为电势参考点，则为电势参考点，则A、C两点的电势分别为多少？两点的电势分

17、别为多少？EABC10AV 5CV 沿电场线方向电势降低沿电场线方向电势降低BAEABABE例例6.6.如图所示，电场中有如图所示，电场中有A A、B B两点，则下列说法中正两点，则下列说法中正确的是（确的是（ ）A A、电势、电势A A B B 场强场强E EA AEEB BB B、电势、电势A A B B 场强场强E EA AEEEpBpBA AB BE EBC正正电荷在电荷在高电势高电势处电处电势能大，势能大，负负电荷在电荷在低低电势电势处电势能大处电势能大 练习练习. 如图所示如图所示,在同一条电场线上有在同一条电场线上有A , B ,C 三点三点,将将 的点电荷由的点电荷由A点移点移

18、动到动到B点点,电场力做什么功电场力做什么功?做多少功做多少功?电势能电势能变化了多少变化了多少?在将该电荷由在将该电荷由B点移到点移到C点点,电场电场力做什么功力做什么功?做多少功做多少功?电势能变化了多少电势能变化了多少? cq6106VA5VC20BABC电荷从电荷从A移到移到C过程中电场力做的功？过程中电场力做的功？ 练习练习. 如图所示如图所示,在同一条电场线上有在同一条电场线上有A . B .C 三点三点,将将 的点电荷由的点电荷由A点移点移动到动到B点点,电场力做什么功电场力做什么功?做多少功做多少功?电势能电势能变化了多少变化了多少?在将该电荷由在将该电荷由B点移到点移到C点点,电场电场力做什么功力做什么功?做多少功做多少功?电势能变化了多少电势能变化了多少? cq6106VA5VC20BABC例与练例与练电场中某点的电势电场中某点的电势与与检验电荷检验电荷无关。无关。（ ）A A例与练例与练电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面。电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面。 为了使等势面能够反映电场的强弱，通常使相邻等势为了使等势面能够反映电场的强弱，通常使相邻等势面之间的电势差相等。面之间的电势差相等。中点：中点：E0，=0刚才学了什么？刚才学了什么？1、电势能：电荷在电场中具有的能量叫电势能、电势能：电荷在电场中具有的能量叫电势能 公式：公式： Ep