电势能和电势-授课课件

1复习回顾功是能量转化的量度！1、功的计算：2、重力做功的特点：(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定.(2)重力做功WG与重力势能变化的关系重力做正功，重力势能减少重力做负功，重力势能增加(3)重力势能是相对的,须选定零势能参考2面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？3一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?E+

F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?我们首先来研究静电力做功的问题4M一、静电力在匀强电场中做功有什么特点EW

=

F·|AB|

cosθ=q

E·|AM|1.将电荷q从A沿直线移至B:ABөq

+F5MөEAB2.将电荷q从A沿折线移至B:对AM:对MB:W1=

q

E

·|AM|W2=

0对全程:

W

=

W1+

W2=

q

E·|AM|q

+F63.将电荷q从A沿曲线移至B:MөEABq

+FEBq

+F+qFq

+Fq

+FW1

=

q

E·x17W2

=

q

E·x2…

…

…

…x1+

x2

+

x3

+…=?W

=

W1

+

W2

+

W3+…

=

q

E·|AM|W3

=

q

E·x3MAX1x2x3MEW

=F·|AB|

cos（180-θ）=-

q

E·|AM|ABөq

-F84.

如果移动负电荷，结论又如何？9结论：静电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,与电荷的起始位置和终止位置有关思考： 这个结论适合于其它电场吗？10由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中具有跟位置相关的能，这种能叫做电势能，用EP表示。二、电势能1、电场力做功与电势能变化的关系电场力做正功，电势能减少； 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11讨论:下列电荷在电场中移动时,静电力做什么功?电荷的电势能如何变化?EABB若在电场中移动的是负电荷呢?F-+F+-

AEFF12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BEA+13重力势能的减少量电势能的减少量BEA+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14A+E设EPB

=0B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。15BEA-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。负号表示电16势能的大小例1.如图,在场强E=103N/C的匀强电场中,点电荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,电场力做功为多少?电势能如何变化?电荷在B点具有的电势能多大？电势能减少EFA

Bq

+设A点的电势能WAB

=

EPA－EPB

=103J如果零势能点不在A点，则

B点的电势能还是这么大吗？17电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.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（正负表示大小，不表示方向18

）2、电势能是相对的，与零势能面有关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EPEp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负功，重力势能就增加电场力作功，电势能改变电场力做正功，电势能就减少电场力做负功，电势能就增加W重

=

EP初-EP末W电

=

EP初-EP末19右图中MN为某电场中一条电场线，方向向右，在MN上取两点a、b，今将一正点电荷q从a移到b则（

）若q为负点电荷呢？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。v例2+qFF做正功20C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21下列说法中正确的是（当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。ABC）课堂练习一22将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则（1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？增加了1.8×10-5J.EPC=1.8×10-5

JPCE

=-1.2×10-5

JEPB=3×10-5

JEPA= -3×10-5

J课堂练习二23241、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，那么

(

)A．电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能B．电荷在B处将具有5×10－6J 的动能C．电荷的电势能减少了5×10－6JD．电荷的动能增加了5×10－6JCD课堂练习三思考与讨论：如果电荷沿不同路径移动时静电力做的功不一样，还能建立电势能的概念吗？25E

=

q

E

L

COSθPA讨论:1.若取B点的电势能为零,则正电荷q在A点的电势能为多少?MөEABL2.正点电荷的电量为2q、

3q、分析EPA/q一定吗？

EPA

/

q

=

E

L

COSθ点电荷的电量为-q、-2q、

-3q、… 则A点的电势能为多少?电势能与电量的比值为多少？…… 则它们分别在A点的电势能为多少?q

+F26电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值1

V

=

1

J/C27三、电势1.

定义:2.

公式:3. 单位: 伏特(V)(计算时要代入正负号)例.试探电荷q1放在电场中的A点,电势能为E(规定无限远处电势能为零),A点的电势为,若把试探电荷q1换成试探电荷q2放在电场中的A点,A点的电势为

(仍规定无限远处电势能为零).若现在不取无限远处电势能为零,A点的电势还是 吗?281.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.)29例.将一电量为 的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A,

电场力做功为，求A点的电势(取P点电势为零）.解:场外一点P的电势为从P A,电场力做的功

W

E

PA点评:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负.302.电势是标量,但有正负。（负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)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.)31沿着电场线方向,电势将怎样变化?32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.)沿电场线方向电势降低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.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)33把的试探电荷放在电场中的A点,具有的电势能,求A点的电势.若把 的试探电荷放在电场中的A点,电荷所具有的电势能是多少?若把 的试探电荷放在电场中的A点,电34荷所具有的电势能又是多少?15VEp2＝3×10－9

JEp2＝－3×10－9

J课堂训练135课堂训练2有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（D）A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定B、由放在该点的电荷的电量多少来决定

C、与放在该点的电荷的正负有关D、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关四、等势面电势相等的点所构成的面。匀强电场的等势面36371、等势面的特点在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面不同等势面在空间不相交、不相切等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏点电荷的电场的等势线382、典型电场的等势面等量异种电荷电场的等势面39等量同种电荷电场的等势面40带电导体周围电场的等势面41421、关于等势面正确的说法是（C）D电荷在等势面上移动时不