电势能和电势1资料课件

B、电荷的相互作用、电荷的相互作用 电场电场 (4)电场力做功与电势能电场力做功与电势能电场力做功与电势能电场力做功与电势能 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？问题的提出：问题的提出：复习回顾复习回顾1、功的计算：、功的计算：2、重力做功有什么特点？、重力做功有什么特点？(1)与路径无关与路径无关,由初末位置的高度差来决定由初末位置的高度差来决定.(2)WG与重力势能的关系与重力势能的关系.(3)重力势能是相对的重力势能是相对的,有零势能面有零势能面(人为选定人为选定).重力势能具有系统性重力势能具有系统性功是能量转化的量度！功是能量转化的量度！一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点 正电荷正电荷q q在电场强在电场强度为度为E E的匀强电场中的匀强电场中由由A A运动到运动到M M电场力电场力做功吗？做了多少做功吗？做了多少功？功？Eqq受力吗？多大？AMW=qEAMF F 检验电荷检验电荷q沿直线沿直线AB移动到移动到B时电场力时电场力做的功做的功?E+q ABMF F 检验电荷检验电荷q沿折线沿折线AMB移动到移动到B时电场时电场力做的功力做的功?E+q ABM结论：结论：在电场中移动电荷时，静电力做在电场中移动电荷时，静电力做功功只与只与电荷的电荷的起始和终止位置起始和终止位置有关，有关，而与电荷经过的而与电荷经过的路径路径无关。无关。(对于非匀强电场也适用对于非匀强电场也适用)这与什么力做功像似呢？将将+q由由A移移到到B的过程电的过程电场力对电荷做场力对电荷做功为：功为：将将-q由由A移到移到B的过程，电场的过程，电场力对电荷做功为：力对电荷做功为：dAB+qEL 做功的过程是一做功的过程是一个能量转化的过程，个能量转化的过程，那么电场力做功的那么电场力做功的过程是什么能转化过程是什么能转化为什么能呢？为什么能呢？二、电势能二、电势能 就像任何在地球上的物体都具有重就像任何在地球上的物体都具有重力势能一样，力势能一样，任何电荷在电场中都具任何电荷在电场中都具有电势能。有电势能。1.定义：电荷在电场中具有的与电荷定义：电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫位置有关的能，叫电势能电势能。2.电场力做功与电势能的关系电场力做功与电势能的关系: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 (1)电场力对电荷做正功，电荷的电电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小势能减小;电场力对电荷做负功，电荷电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大的电势能增大.(2)电场力做多少功，电荷电势能就电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。即有变化多少。即有:结论结论结论结论:重力势能是物体和地球所共有的，具重力势能是物体和地球所共有的，具有系统性有系统性(1)电势能是电荷和电场所共有的，具电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性有系统性.其大小既与电荷自身的电量其大小既与电荷自身的电量有关有关,也与电场的情况有关也与电场的情况有关.(2)电势能是标量电势能是标量,但有正负但有正负.正负表大正负表大小小.3.3.注意注意注意注意:ABE+零势能零势能参考点参考点?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(3)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 通常把电荷在离场源电荷通常把电荷在离场源电荷无限远处无限远处的电势的电势能规定为能规定为零零，或把电荷在，或把电荷在大地表面大地表面上电势能上电势能规定为规定为零零。电荷在某点的电势能，等于静电力把它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从该处移动到零势能位置所做的功ABE+零势能零势能参考点参考点设:EPB=0 尽管重力做功与电场力做功很相似，但还尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异是存在很大差异n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n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n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n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存在两种电荷存在两种电荷1 1、是非题（并简要说明理由。）、是非题（并简要说明理由。）A A、电电荷荷沿沿电电场场线线方方向向移移动动时时，其其电电势势能能一一定定减减小。小。B B、检检验验电电荷荷在在电电场场中中某某点点所所受受的的电电场场力力很很大大时时，它在该点具有的电势能也一定大。它在该点具有的电势能也一定大。C C、把两个异号电荷靠近时，电荷电势能增大。、把两个异号电荷靠近时，电荷电势能增大。D D、电荷在电场中移动时，若电场力对电荷做正功，、电荷在电场中移动时，若电场力对电荷做正功，电荷的电势能一定减小电荷的电势能一定减小.课堂训练：课堂训练：2右图中右图中MN为电场中某一条电场线为电场中某一条电场线方向向右，在线取两点方向向右，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。B B3.下列说法中，正确的是下列说法中，正确的是()A、把两个同种点电荷间的距离增大一些，、把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加电荷的电势能一定增加B、把两个同种点电荷间的距离减小一些，、把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加电荷的电势能一定增加C、把两个异种点电荷间的距离增大一些，、把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加电荷的电势能一定增加D、把两个异种点电荷间的距离减小一些，、把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加电荷的电势能一定增加 4.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A点移到点移到B点点需克服电场力做功需克服电场力做功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(1)BA(1)BA(2)B,5 10-7J(2)B,5 10-7JABEEABABEABE 5.请判断下面几种情况下，电场力做功的正负。请判断下面几种情况下，电场力做功的正负。E1、2、3、4、5、AB带电粒子从带电粒子从A运动到运动到B。只受电场力只受电场力作业:n作业册:P32.8F.电势能 练习A,练习B15 (*6,*7)B、电荷的相互作用、电荷的相互作用 电场电场 (5)电势、电势差与电场电势、电势差与电场电势、电势差与电场电势、电势差与电场力做功的关系力做功的关系力做功的关系力做功的关系 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，那么来描述，那么电场的电场的能的性质能的性质我们又应该用什么物理量来描述我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用呢？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，它只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试探电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检验电荷的电量荷无关。而电势能的大小是与检验电荷的电量q q有有关的（因关的（因q q越大，其所受电场力就越大，具有的做越大，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，我们引入一个新的物理量来描述电场的能的性质，我们引入一个新的物理量“电势电势”来表示它。来表示它。问题的提出：问题的提出：电荷在电场中某一点的电势能电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值与它的电荷量的比值,记作记作:单位单位:伏特伏特 符号为符号为V,1 V=1 J/C一一.电势电势1.定义定义:说明：计算时说明：计算时E EP P,q,q,都带正负号。都带正负号。（2）相对性：相对性：某点电势的某点电势的高低高低是相对于零点电是相对于零点电势而言的。一般选无穷远或大地为零势面。势而言的。一般选无穷远或大地为零势面。（3）标量性：标量性：电势是标量，只有电势是标量，只有高低高低，没有方，没有方向。负电势表示该处的电势比零电势处电势低。向。负电势表示该处的电势比零电势处电势低。(1)固有性：固有性：电场中某点的电势的电场中某点的电势的大小大小(高低高低)是由电场本身的性质决定的，与放不放及电是由电场本身的性质决定的，与放不放及电荷放什么电荷无关。荷放什么电荷无关。2.2.基本特性基本特性:例例1.将一电量为将一电量为q=2 10-6 C的点电荷从电场外的点电荷从电场外一点一点P移至电场中某点移至电场中某点A,电场力做功电场力做功 4 10-5 J ,求求A点的电势点的电势.解解:设场外一点设场外一点P的电势为的电势为从从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,且电势可以为负且电势可以为负.二二.等势面等势面 地理上地理上,为了形象、直观地反映地势的高低引入为了形象、直观地反映地势的高低引入了了等高线；等高线；电场中电场中,为了形象、直观地反映电势的高为了形象、直观地反映电势的高低我们引入了低我们引入了等势面等势面。1.定义定义: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.2.特点：特点：(1)等势面一定跟电场线等势面一定跟电场线垂直垂直，在同一等势，在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功不做功；(2)电场线总是从电势高的等势面指向电势电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，任意两个等势面都低的等势面，任意两个等势面都不会相交不会相交；(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;(4)电场强度的方向就是电势降落最快的方向电场强度的方向就是电势降落最快的方向.3.几种典型电场的等势面：几种典型电场的等势面：(1)点电荷电场中点电荷电场中的等势面：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(2)等量异种点电荷等量异种点电荷电场中的等势面：电场中的等势面：两簇对称曲面两簇对称曲面(3)等量同种点电荷等量同种点电荷电场中的等势面：电场中的等势面：两簇对称曲面两簇对称曲面(4)匀强电场中的等势面：匀强电场中的等势面：垂直于电场线的一簇平面垂直于电场线的一簇平面例例2.如图所示，三个等差等势面上有如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若将一个正电荷由四点，若将一个正电荷由c经经a移动到移动到d电场力电场力做正功做正功W1，若由，若由c经经b移动到移动到d电场力做正功电场力做正功W2，则，则()例例3.如图所示，虚线如图所示，虚线a、b和和c是某静电场中的三个等是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为势面，它们的电势分别为 、和和 ，一带正电粒子，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可所示。由图可知知()A、粒子从、粒子从K到到L的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功B、粒子从、粒子从L到到M的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功C、粒子从、粒子从K到到L的过程中，电势能增加的过程中，电势能增加D、粒子从、粒子从L到到M的过程中，动能减少的过程中，动能减少作业:n阅读辅导与训练有关的内容与例题.n作业册:P35.8G.电势 电势差 练习A 1-6n辅导与训练:P39.基础训练1-5 三、电势差三、电势差1.定义定义:电场中两点电势的差值叫这两点电场中两点电势的差值叫这两点的电势差的电势差,即即:UABAB2.电场力做功与电势差的关系：电场力做功与电势差的关系：注意：电势是相对的注意：电势是相对的,电势差是绝对的电势差是绝对的!3.说明：说明：此式适用于任何电场。此式适用于任何电场。式中式中AB 、AB 、q q都有正负，都有正负，计算时都要注意各量的正负。计算时都要注意各量的正负。例例4.如图所示，如图所示，a、b、c、d为某电场中的等为某电场中的等势面，一带正电粒子飞入电场后只在电场力势面，一带正电粒子飞入电场后只在电场力作用下沿作用下沿M点到点到N点的虚线运动由图可知，点的虚线运动由图可知，四个等势面电势四个等势面电势Ua、Ub、Uc、Ud由高到低的由高到低的排列顺序是排列顺序是 ，带电粒子在，带电粒子在M、N两点中，电势能较大的是两点中，电势能较大的是_点点N N例例5.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?电势电势能变化了多少能变化了多少?再将该电荷由再将该电荷由B点移到点移到C点点,电电场力做什么功场力做什么功?做多少功做多少功?电势能变化了多少电势能变化了多少?ABC3 3 1010-5-5J;J;负功负功;正功正功;E E 3 3 1010-5-5J;J;1.21.2 1010-6-6J;J;-1.2-1.2 1010-6-6J;J;例例6.下下图表示等量点电荷图表示等量点电荷P和和Q形成的电场内的一簇形成的电场内的一簇等势面，求：等势面，求：(1)P、Q各带何种电荷？各带何种电荷？(1)(2)把把q=10-7C的正点电荷从的正点电荷从A移到移到B，电场力做多少功，电场力做多少功？(2)(3)把把q从从B移到移到C电场力做多少功？电场力做多少功？(3)(4)把把q从从C移到移到A电场力做多少功？电场力做多少功？(4)(5)q从从A出发经过出发经过B和和C回到回到A的过程中电场力对电荷的过程中电场力对电荷做的总功为多少？做的总功为多少？3.匀强电场中的场强公式：匀强电场中的场强公式：注意：注意：（）本公式仅适用（）本公式仅适用匀强电场。匀强电场。（）（）公式中公式中指两点沿电场线方向的距离。指两点沿电场线方向的距离。q例例7.两块带电的平行金属板相距两块带电的平行金属板相距2cm，板间有，板间有一与板面垂直的匀强电场，一电子从负极板自一与板面垂直的匀强电场，一电子从负极板自由释放，经由释放，经1.510-8s打到打到对面极板上，求面极板上，求该电场的的电场强强度。度。（电子子质量量m=9.110-31kg）解：解：作业:n阅读阅读辅导与训练有关的内容与例题.n作业册:P35.8G.电势 电势差 练习A 7,练习Bn辅导与训练:P44.B级训练1-9,*10