电势能和电势2

1、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? ?E E 电荷做加速运动电荷做加速运动, ,一段时一段时间后获得一定的速度间后获得一定的速度, ,试探电试探电荷的动能增加荷的动能增加. .+ +F F 试探正电荷试探正电荷q q在电场在电场强度为强度为E E的匀强电场中沿的匀强电场中沿几条不同路径从几条不同路径从A A点移动点移动到到B B点点, ,静电力对电荷做静电力对电荷做功分别为多少功分别为多少? ?甲甲EMW=F cos|AB|=q E |AM|AB|=q E |AM|A AB B沿沿 直直 线线ABqF甲甲EA AB B沿沿 折折 线线AMBMABA M

2、W1=qE |AM|W2=0M B所以：全过程做功所以：全过程做功 W=W1+W2=q W=W1+W2=q E|AM|E|AM|qFqFENAB乙乙沿曲线沿曲线ANBANB呢呢? ?F用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近ANBANBMW = q E|AM|由以上的推导我们发现了什么由以上的推导我们发现了什么? ?E乙乙 在匀强电场中移动电荷时在匀强电场中移动电荷时, ,静静电力做的功电力做的功与与电荷的起始位置电荷的起始位置和终止位置有关和终止位置有关, ,但与电荷经过但与电荷经过的路径无关的路径无关. .推广推广: :非匀强电场也适用非匀强电场也适用.

3、 .一一. .静电力做功的特点静电力做功的特点图图 2二二. .电势能电势能电场中的电荷由于受到电电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。场力作用而具有的势能。重力做功与重力势能的关系重力做功与重力势能的关系? ?1.1.定义定义: :回顾回顾重力做功与重力势能的关系重力做功与重力势能的关系WWG G=E=EP P1 1-E-EP P2 2=-=- E EP P1. 1. 重力做正功重力做正功, ,重力势能减少重力势能减少. .2. 2. 重力做负功重力做负功, ,即物体克服重力做即物体克服重力做功功, , 重力势能增加重力势能增加. .重力做的功等于重力势能的减少量重力做的功等于重力势能

4、的减少量. . 正电荷正电荷从从A A点点移到移到B B点时点时, ,静电力静电力做正功做正功, ,电荷的电势电荷的电势能减少能减少. . 正电荷正电荷从从B B点点移到移到A A点时点时, ,静电力静电力做负功做负功, ,即电荷克服即电荷克服静电力做功静电力做功, ,电荷的电荷的电势能增加电势能增加. .A AB BE E+ +v vA AB BE E+ +v v电场力做功与电势能的关系电场力做功与电势能的关系 如果放在电场如果放在电场中的不是正电荷而中的不是正电荷而是负电荷是负电荷, ,情况又是情况又是怎么样怎么样? ?二、电势能二、电势能电场力做功与电势能有什么关系？（联系重力电场力做功

5、与电势能有什么关系？（联系重力做功与重力势能的关系）做功与重力势能的关系）电荷在电场中具有的与电荷位置有关的电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫能，叫电势能。电势能。物体被举高具有重力势能。物体被举高具有重力势能。1 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 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 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二二.

6、.电势能电势能电场中的电荷电场中的电荷由于受到电场力由于受到电场力作用而具有的势能。作用而具有的势能。1. 1. 定义定义: :2. 2. 静电力做的功等于电势能的减少量静电力做的功等于电势能的减少量WWAB AB = E= EPA PA - E- EPBPB3.3.电荷在某点的电势能电荷在某点的电势能, ,等于静电力把它等于静电力把它 从该点移动到零势能位置时电场力所做的功从该点移动到零势能位置时电场力所做的功. . ( (通常把离场源通常把离场源无限远处无限远处或或大地表面大地表面的的电势能规定为零电势能规定为零) )重力势能是物体和地球所共重力势能是物体和地球所共有的，具有系统性有的，具

7、有系统性4 4、电势能是电荷和电场所共有的，、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性具有系统性5 5、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由此可见，电场力做功与重力做功，功，电势能与重力势能都很相似，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多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。帮助理解电势能。重力势能和电势能类比 重力场中，重力：地球和重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力物体之间存在的吸引力电场中，电场力：电荷之电场中，电场力：电荷之间的作用力间的作用力有重力就有重力势能有重力就有重力

8、势能EpEp= =mghmgh有电场力就有相应的能，有电场力就有相应的能，叫电势能叫电势能E EP PEpEp由物体和地面间的相对由物体和地面间的相对位置决定位置决定E EP P由电荷间的相对位置决定由电荷间的相对位置决定电场力做正功，电势能就减少电场力做正功，电势能就减少电场力做负功，电势能就增加电场力做负功，电势能就增加电场力作功，电势能改变电场力作功，电势能改变重力做功，重力势能改变重力做功，重力势能改变重力做正功，重力势能就减少重力做正功，重力势能就减少重力做负功，重力势能就增加重力做负功，重力势能就增加WW重重 = E= EP1P1-E-EP2P2WW电电 = E= EPAPA-E-

9、EPBPB尽管重力做功与电场力做功很相似，但尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异还是存在很大差异 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，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，电势能减少存在两种电荷存在两种电荷 电场的电场的力的性质力的性质我们必须用我们必须用场强场强E E来描述，那来描述，那么电场的么电场的能的性

10、质能的性质我们又应该用什么物理量来描我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用述呢？能否用“电势能电势能”呢？呢？ 电场的能的性质也是电场本身的一种属性，电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量电量q q有关的（因有关的（因q q越大，其所受电场力就越大，越大，其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用“电势能电势能”来描述电场的能的性质，我们引入一来描述电场的能的性质

11、，我们引入一个新的物理量个新的物理量 “电势电势”来表示它。来表示它。取取OO点的电势能为零点的电势能为零, , 则则: :E EPAPA = q E L COS = q E L COS ELCOSqEPA讨论电势能与电荷的比值讨论电势能与电荷的比值? ?A AL LOO E E+ +电荷在电场中某一点的电电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值势能与它的电荷量的比值2.2.公式公式: :qEP 3.3.单位单位: : 伏特伏特 符号为符号为V V1 V = 1 J/C1 V = 1 J/C三三. . 电势电势1.1.定义定义: :( (计算时要计算时要代入正负号代入正负号) )对电势的理

12、解 1.1.电势的相对性：电势的相对性：某点电势的大小是相对某点电势的大小是相对于零点电势而言的。零电势的选择是任于零点电势而言的。零电势的选择是任意的，意的，一般选地面和无穷远为零势能面。一般选地面和无穷远为零势能面。2.2.电势的固有性：电势的固有性：电场中某点的电势的大电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，小是由电场本身的性质决定的，与放不与放不放电荷及放什么电荷无关。放电荷及放什么电荷无关。3.3.电势是标量电势是标量4.4.计算时计算时E EP P,q,q, , 都带正负号。都带正负号。1.1.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? ? 2.2.如

13、何确定电场中某点的电势如何确定电场中某点的电势? ?3.3.电势为负数时电势为负数时, ,负号表示方向吗负号表示方向吗? ?1. 1. 电场线指向电势降低的方向电场线指向电势降低的方向2.2.与电势能的情况相似与电势能的情况相似, ,应先确定电场应先确定电场中某点的电势为零中某点的电势为零.( .(通常取离场源电通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零荷无限远处或大地的电势为零.) .) 3.3.电势是标量电势是标量, ,只有大小只有大小, ,没有方没有方向向. .( (负电势表示该处的电势比零电势处负电势表示该处的电势比零电势处电势低电势低.) .) 思考思考 在上面关于电势能和电在上面关于

14、电势能和电势的讨论及插图中势的讨论及插图中, ,我们一直我们一直把试探电荷把试探电荷q q当作正电荷处理当作正电荷处理. .请把请把q q当做负电荷当做负电荷, ,重复以上讨重复以上讨论论. .其结果与上面的结果是否其结果与上面的结果是否一致一致? ?高度和电势高度和电势 重力场中，同一物体重力场中，同一物体在不同位置，在不同位置，E Ep p不同。不同。电场中，同一电荷电场中，同一电荷在电场中的不同位在电场中的不同位置置,E,EP P不同。不同。不同物体在同一位置，不同物体在同一位置，E Ep p正比于质量正比于质量mm不同电荷在同一位置，不同电荷在同一位置，E EP P正比于电量正比于电量

15、q qE Ep p/m/m = = ghgh，h h只与只与相对位置有关相对位置有关E EP P/q /q 叫做电势叫做电势 ， 只与相对位置有关只与相对位置有关 ABD等势面等势面 地理上，等高线表示地势的高低。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。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等势面等势面的特点：等势面的特点：1 1、等势面一定跟电场线、等势面一定跟电场线垂直垂直，在同一等，在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功不做功；2 2、电场线总是从电势高的等势面指向电、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，任意两个等势面都势低的等势面，任意两个等势面都不会不会相交；相交；3 3、等差、等差等势面越密等势面越密的地方的地方电场强度越大电场强度越大等势面等势面几种典型电场的等势面：几种典型电场的等势面：1 1、点电荷电场、点电荷电场中的等势面：中的等势面：以点电荷为球心以点电荷为球心的一簇球面的一簇球面等势面等势面2 2、等量异种点、等量异种点电荷电场中的等电荷电场中的等势面：势面：两