第二单元电场的能的性质

第二单元电场的能的性质第一页，共三十一页，编辑于2023年，星期四1.特点:只与初、末位置有关,而与路径无关.第二页，共三十一页，编辑于2023年，星期四BEAvEABabcKLMNAB第三页，共三十一页，编辑于2023年，星期四2.电势能:

电荷在电场中某点的电势能在数值上等于把电荷从该点移到电势能为零处电场力所做的功。第四页，共三十一页，编辑于2023年，星期四

要点透析二、电势能电场中电荷具有的势能称为该电荷的电势能．电势能是电荷与所在电场所共有的。1、定义:2、公式：电荷在电场中A点具有的电势能等于把电荷从A点搬到参考点（零电势能点）时，电场力所做的功。即εA=WA0电场力做正功电势能减少；电场力做负功电势能增加．3、电势能和电场力的功的关系：WAB=εA－εB第五页，共三十一页，编辑于2023年，星期四③电势能是电场和电荷共同具有的。对电势能的理解：②电势能是标量，但有正负，正负表示大小。①大小具有相对性，与电势能零点选取有关。第六页，共三十一页，编辑于2023年，星期四

要点透析三、电势1、定义:电荷在电场中某点具有的电势能ε与该电荷电量q的比值叫做该点的电势。数值上等于该点与电势零点之间的电势差。2、公式：3、单位：V4、特性：（1）电势是相对量。电场中某点电势的数值和（参考点）零电势点的选择有关。（2）电势是标量，但是有正负。对同一参考点为言，正电势高于0电势。0电势高于负电势。5、判断：沿着电场线的方向，电势越来越低。φ=ε/q第七页，共三十一页，编辑于2023年，星期四

要点透析四、电势差（1）定义：电场中两点间电势的差值叫做A、B点的电势差。电势差又称为电压。（2）定义式：（3）单位:（4）特性:J/c=V标量，有正负。UAB=－UBA。UAB=φA–φB=WAB/q第八页，共三十一页，编辑于2023年，星期四①UAB、WAB、q均为标量，但都有正负，计算时将符号代入计算。对电势差的理解：②电势差是标量但有正负，正负不表示大小，但是表示两点间电势相对高低。③UAB=WAB/q是比值定义法，电场中确定两点间的电势差由电场本身性质以及这两点在电场中的位置决定，与WAB、q无关。第九页，共三十一页，编辑于2023年，星期四说明：电势和电势差都是描述电场的能的性质的物理量，都由电场本身决定，和放入场中的电荷无关。电势相当于高度，电势差相当于高度差。

第十页，共三十一页，编辑于2023年，星期四电势φ与场强E的比较：电势φ场强E描述电场能的性质描述电场力的性质标量、但有正负矢量同一检验电荷在φ大处ε不一定大同一检验电荷在E大处F一定大φ大处E不一定大E大处φ不一定大①两者大小都由电场本身性质决定与检验电荷无关③匀强电场中：E=U/d或U=Ed②沿场强方向电势降低，电场方向是电势降低最快方向第十一页，共三十一页，编辑于2023年，星期四电场强度与电势的比较：第十二页，共三十一页，编辑于2023年，星期四电场强度与电势的比较：第十三页，共三十一页，编辑于2023年，星期四例1.在静电场中，关于场强、电势和电势能的说法中正确的是（）A．电场强度大的地方电势一定高B．电势为零的地方场强也一定为零C．场强为零的地方电势也一定为零D．场强大小相同的点电势不一定相同E．电荷在电场中电势高的地方电势能大F．在电场中的某点，电量大的电荷具有的电势能比电量小的电荷具有的电势能大G．正电荷形成的电场中，正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能大DG第十四页，共三十一页，编辑于2023年，星期四典例精析

一、概念的理解与应用【例1】关于电势与电势能的说法正确的是（）A．电荷在电场中电势高的地方电势能大B．在电场中的某点，电量大的电荷具有的电势能比电量小的电荷具有的电势能大C．正电荷形成的电场中，正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能大D．负电荷形成的电场中，正电荷具有的电势能比负电荷具有的电势能小CD第十五页，共三十一页，编辑于2023年，星期四

回忆思考（A）在电场中，电场强度越大的地方电势越高。（B）若某区域内各点的电场强度均相等，则此区域内各点的电势一定相等。（C）原静止的点电荷在只受电场力时，一定从电势高处向电势低处运动。（D）电荷沿电场线方向移动时，其电势能一定减小。2、是非题（并简要说明理由）第十六页，共三十一页，编辑于2023年，星期四例2.A、B、C为电场中的三个点，已知B点电势为零.现将一电量q＝10－5C的正点电荷由A点移到C点电场力做功W1＝8×10－5J，将该电荷由C移到B电场力做功W2＝－2×10－5J，试求A、C两点的电势.ABC···场强、电势、电势能的计算第十七页，共三十一页，编辑于2023年，星期四

要点透析四、等势面1、定义：电场中电势相等的点所组成的面为等势面．2、常见电场的等势面：相邻两个等势面的电势差相等电场线等势面第十八页，共三十一页，编辑于2023年，星期四第十九页，共三十一页，编辑于2023年，星期四3、等势面的特点：（1）同一等势面上各点电势相等．任意两点间的电势差为零．

（1）电荷沿着等势面运动，电场力不做功．（3）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为等势面．（2）等势面上各点的电势相等但电场强度不一定相等．（3）电场线跟等势面处处垂直，且由电势高的面指向电势低的面（2）任意两个等势面永不相交．4、有用结论：说明：等势面也是人为绘出用来直观表示电场的一种数学工具。等势面相当于地理上的等高线第二十页，共三十一页，编辑于2023年，星期四

例3.如图示，在匀强电场E中，一个负电荷在外力作用下由A点运动到B点，则（）A.外力与电场力对电荷做功之和等于电荷电势能的增量与动能增量之和B.外力对电荷所做的功等于电荷电势能的增量与动能增量之和C.外力和电场力对电荷做功之和等于电荷动能的增量D.电荷克服电场力所做的功等于电荷动能的增量E.电荷克服电场力所做的功等于电荷电势能的增量BCE电场中的功能关系BEAF第二十一页，共三十一页，编辑于2023年，星期四例2．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a、b和c，且a>b>c．一个带正电的粒子射人电场中，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，动能减少第二十二页，共三十一页，编辑于2023年，星期四

要点透析五、重要关系和结论1、WAB=qUAB=εA－εB2、UAB=φA－φB3、εA=qφA=WA04、φA=UA05、UAB=EdAB沿电场线的方向电势降低；沿电场强度的方向电势降低最快。以无限远为参考点，正电荷电场的电势为正；负电荷电场的电势为负；等量异种电荷连线的中垂线为一等势线，电势为零。第二十三页，共三十一页，编辑于2023年，星期四例4．把一正电荷从电场中的M点移到P点，克服电场力做了8×10-9J的功，把另一个等量的负电荷从该电场中的N点移到P点，电场力做功为5×10-9J的功，设P点的电势为零，则可以判定[]A．M点的电势为正值 B．N点的电势为正值C．M点的电势比N点的低 D．正电荷从M点移到N点其电势能减少第二十四页，共三十一页，编辑于2023年，星期四【例2】将一电量为－2×10－8C的点电荷,从零电势点S移到电场中的M点,反抗电场力做功4×10－8J,则φM=

；若将该电荷从M点移到N点,电场力做功14×10－8J,则N点电势φN＝

；M、N两点电势差为

．典例精析解析：

φM=W/q=4×10－8/2×10－8=2V．由于是负电荷反抗电场力做功，所以是顺着电场线移动，M点电势为负．所以φM=－2V．φN=14×10－8/2×10－8＝7V．由于是电场力做功，所以负电荷是逆着电场线方向移动，N点电势比M点电势高7V，这样N点电势比S点高5V，所以φN＝5V．第二十五页，共三十一页，编辑于2023年，星期四六、静电屏蔽：（1）静电感应：把金属导体放在电场中，由于导体内的自由电荷受电场力作用而定向移动，使导体的两个端面出现，这种现象叫静电感应。

等量正负电荷（2）静电平衡：发生静电感应的导体两端感应出的电荷形成一附加电场，当附加电场与外电场完全抵消时，自由电荷的定向移动停止，这时的导体处于静电平衡状态。

要点透析（3）处于静电平衡状态导体的特点：

导体内部的合场强处处为零；导体是一个等势体，表面是一个等势面；导体表面上任意一点的场强方向跟该点的表面垂直。导体所带的净电荷全部分布在导体的外表面。第二十六页，共三十一页，编辑于2023年，星期四

导体球壳(或金属网罩)内达到静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。（4）静电屏蔽

要点透析外屏蔽：一个不接地的空腔导体可以屏蔽外电场对其内部的影响。全屏蔽：一个接地的空腔导体可以同时屏蔽内、外电场。第二十七页，共三十一页，编辑于2023年，星期四【例1】如图所示，匀强电场中的一组等势面，A、B、C、D相邻间距离为2cm，则场强E＝

；离A点1.5cm的P点电势为

V．解析：

E=U/dABsin600=100/3

UBp＝E·dBPsin600

BP之间电势差为2.5V,由于φP＜φB，所以φp=－2.5V说明：在应用U=Ed公式时一定要注意d是沿着电场线方向的距离，或者说是两等势面间的距离．典例精析

二、规律的应用第二十八页，共三十一页，编辑于2023年，星期四

【例2】如图所示,实线为匀强电场中的电场线，虚线为等势面,且相邻等势面间的电势差相等。一正点电荷在等势面A处的动能为20J,运动到等势面C处的动能为零。现取B等势面为零电势能面，则当此电荷的电势能为2J时的动能是

J.（不计重力和空气阻力）解析：

设相邻等势面间的电势差为△U，根据动能定理，电荷从等势面A运动到C的过程中q△UAC＝0－20………………①电荷从等势面A运动到B的过程中q△UAB＝EKB－20…………②联立得EKB＝10J又电荷仅受电场力在电场中运动时，根据运动定理：WAB＝EKB－EKA…………③根据电场力做功与电势能变化的关系wAB＝εA－εB…④联立③④得:εA＋EKA＝εB＋EKB＝恒量又在B点εB＝0所以EK＋2＝0＋10,解出EK＝8J典例精析第二十九页，共三十一页，编辑于2023年，星期四ABCD【例3】如图所示，A、B、C、D是匀强电场中一正方形的四个顶点，已知A、B、C三点的电势分别为φA=15V,φB=3V,φC=－3V，由此可得D点电势φD=

。典例精析9V【例4】某静电场沿x方向的电势分布如