1、4 电势能和电势 1 复习回顾 1、功的计算： 2、重力做功有什么特点？ (1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定. (2)WG与重力势能的关系. (3)重力势能是相对的,有零势能面.(人为选定) 重力势能具有系统性 功是能量转化的量度 2 一、静电力做功的特点 正电荷q在电场 强度为E的匀强 电场中由A运动 到M电场力做功 吗？做了多少 功？ E q q受力吗？多 大？ A M W=qEAM F 3 求试探电荷q沿直线AB移动到B时电 场力做的功： E +q A B M F 4 E +q A B M 5 结论： 在匀强电场中移动电荷时，静电力做 的功与电荷的起始位置和终止位置有 关，但与电
2、荷经过的路径无关。 (对于非匀强电场也适用) 这与什么 力做功相 似呢？ 6 将+q由A移 到B的过程静电 力对电荷做功 为： 将-q由A移到B的过程，静电 力对电荷做功为： d A B +q E L 做功的过程是一个 能量转化的过程， 那么静电力做功的 过程是什么能转化 为什么能呢？ 7 二、电势能 静电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） 电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能， 叫电势能。 物体被举高具有重力势能。1、电荷在电场中具有电势能。 重力对物体做正功，物体的重力势 能减小 2、静电力对电荷做正功，电荷的电势 能减小 重力对物体做负功，物体的重力 势能增大
3、3、静电力对电荷做负功，电荷的电势 能增大 8 重力做多少功，物体重力势能 就变化多少。 4、静电力做多少功，电荷电势能就变 化多少。 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 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。 电荷在某点的电势能，等于静电力把 它从该处移动到零势能位置所做的功 9 重力势能是物体和地球所共有的，具 有系统性 6、电势能是电荷和电场所共有的， 具有系统性 7、电势能是标量 由此可见，静电力做功与重力做功 ，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多 联系重力做功与重力势能的关
4、系帮 助理解电势能。 10 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，静电力：电荷之 间的作用力 有重力就有重力势能Ep= mgh 有静电力就有相应的能，叫 电势能EP Ep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 静电力做正功，电势能就减少 静电力做负功，电势能就增加 静电力做功，电势能改变重力做功，重力势能改变 重力做正功，重力势能就减少 重力做负功，重力势能就增加 W重 = EP1-EP2 W电 = EPA-EPB 11 尽管重力做功与静电力做功很相似，但还是 存在很大差异 n正电荷顺着电场线移动， 静电力做正功，电势能减少 n 负电荷
5、顺着电场线移动， 静电力做负功，电势能增加 n 正电荷逆着电场线移动， 静电力做负功，电势能增加 n 负电荷逆着电场线移动， 静电力做正功，电势能减少 存在两种电荷 12 例1右图中MN为电场中某一条电场线方 向向右，在线上取两点a、b 今将一电荷q 从a移到b则（ ） A.静电力做正功，q的电势能增加； B.静电力做负功，q的电势能增加； C.静电力做正功，q的电势能减少； D.静电力做负功，q的电势能减少。 C 13 例2：A和B为电场中某条电场线上的点 ，如图：将q=410-9的正电荷从A点移到 B点需克服静电力做功5 10-7J，则 电场方向由AB还是BA？ 电荷在哪点时电势能大？大多
6、少？ A B 14 电场的力的性质我们必须用场强E来描述，那 么电场的能的性质我们又应该用什么物理量来描 述呢？能否用“电势能”呢？ 问题1：同样的电荷处在电场中不同位置，具有的电 势能相同吗？ 问题2：不同的电荷放在电场中同一点，具有的电势 能相同吗？ 不同的电荷在电场中同一点具有的电势能不同,但 电场中同一点的电场的能的性质是一定的，故不能用 “电势能”来描述电场的能的性质，我们引入一个新的 物理量“电势”来表示它。 15 A 0 l E + 该比值是一个与q无关，仅与电 场及A点的位置有关的量。 三、电势 设EP0 =0 该比值称为 A点的电势 零势能参考点 16 电荷电场中在某一点的电
7、势能与 它的电荷量的比值 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. 标量 (有正负) 5. 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.) 17 例3. 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). 18 例4. 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 ,求A点的电势. 解: 设场外一点P的电势为
8、 从P A,电场力做的功 PA EW -= 点评:电势的确定首先要确定 零电势处,且电势可以为负. 19 沿着电场线方向，电势如何变化呢？ 4、沿着电场线的方向，电势越来越低 如何确定电场中某点的电势呢？ 5、电势具有相对性，先规定电场中某处的电势 为零，然后才能确定电场中其他各点的电势。 （通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为 零） 20 对电势的理解 n1.电势的相对性：某点电势的大小是 相对于零点电势而言的。零电势的选 择是任意的，一般选地面和无穷远为 零势能面。 n2.电势的固有性：电场中某点的电势 的大小是由电场本身的性质决定的， 与放不放电荷及放什么电荷无关。 n3.电势是标量
9、n4.计算时EP,q, 都带正负号。 21 高度和电势 重力场中，同一物体 在不同位置，Ep不同。 电场中，同一电荷 在电场中的不同位 置,EP不同。 不同物体在同一位置 ， Ep正比于质量m 不同电荷在同一位置， EP正比于电量q Ep/m = gh，h只与 相对位置有关 EP/q 叫做电势 ， 只与相对位置有关 22 练习:如图所示,在同一条电场线上有A. B.C 三点,将 的点电荷由A 点移动到B点,静电力做什么功?做多少功?电 势能变化了多少?在将该电荷由B点移到C点, 静电力做什么功?做多少功?电势能变化了多 少? A B C 23 等势面 地理上，等高线表示地势的高低。 在电场中常
10、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等势面 24 等势面的特点： 1、等势面一定跟电场线垂直，在同一等势 面上的任意两点间移动电荷，电场力不做 功； 2、电场线总是从电势高的等势面指向电势 低的等势面，任意两个等势面都不会相交 ； 3、等差等势面越密的地方电场强度越大 等势面 25 几种典型电场的等势面： 1、点电荷电场中的等势面 ： 以点电荷为球心的一簇球 面 等势面 26 2、等量异种点电荷 电场中的等势面： 两簇对称曲面 等势面 27 3、等量同种点电荷电 场中的等势面： 两簇对称曲面 等势面 28 5、匀强电场中的等势 面： 垂直于电场线的一簇平 面 4、形状不
11、规则的带电 导体附近的电场线及 等势面 等势面 29 30 n1.(2010广东理综)图是某一点电荷的电场线分 布图，下列表述正确的是( ) nAa点的电势高于b点的电势 nB该点电荷带负电 nCa点和b点电场强度的方向相同 nDa点的电场强度大于b点的电场强度 n解析： 沿电场线方向电势降低，故A选项错 误；由图中电场线分布知，此场为一负点电荷 的电场线分布图，B项正确；电场线密集处场 强大，C项错、D项正确 n答案： BD 31 n2某静电场的电场线分布如下图所示，图中P 、Q两点的电场强度的大小分别为EP和EQ，电 势分别为P和Q，则( ) nAEPEQ，PQ nBEPEQ，PQ nCE
12、PEQ，PQ nDEPEQ，PQ n解析： P点处电场线分布的密集些，Q处电 场线分布稀疏些，则EPEQ.图中，电场线的 方向是由P指向Q，根据顺着电场线的方向， 电势依次降落，有P点电势大于Q点电势 n答案： A 32 n3在如图所示的四个电场中，均有相互对称 分布的a、b两点，其中a、b两点电势和场强都 相同的是( ) 33 n解析： 本题考查电场的叠加因为电势是标 量，并在题中的四个电场中具有对称性，故四 个电场中a、b两点的电势都是相等的；而电场 强度则是矢量，所以A图中点电荷的电场对称 点的电场强度大小相等方向相反；B图中叠加 后a点斜向右上方，b点斜向右下方；C图中叠 加后都是水平向右；D图中叠加后a点向上，b 点向下因此只有选项C正确 n
