电势差、电场强度、电势、电势能课件

电势差、电场强度、电势、电势能,电势差、电场强度、电势、电势能,2,【,教法探析,】,电场力,电荷量,正电荷,2【教法探析】电场力电荷量正电荷,3,3,电场线,(1),定义：在电场中画出一系列从正电荷出发到负电荷终止的曲线，使曲线上每一点的,_方向跟该点的场强方向一致，这样的曲线就叫电场线,(2),电场线的性质,电场线起源于,_电荷,(,或,_处,),，终止于,_电荷,(,或,_处,),；,电场线的,_反映电场的强弱；,电场线不相交；,电场线不是真实存在的,切线,正,无穷远,负,无穷远,疏密,33电场线(1)定义：在电场中画出一系列从正电荷出发到负电,4,4,几种典型电场的电场线,44几种典型电场的电场线,5,二、静电力做功的特点与电势能,1,静电力做功的特点,(1),在电场中移动电荷时电场力做功与,_无关，只与_有关，可见静电力做功与_做功相似,(2),在匀强电场中，电场力做的功,W,_，其中,d,为沿,_的位移,路径,初、末位置,重力,qEd,电场线方向,5二、静电力做功的特点与电势能路径初、末位置重力qEd电场线,6,2.,电势能,(1),定义：电荷在电场中某点的电势能，等于静电力把它从该点移到,_位置时所做的功,(2),静电力做功与电势能变化的关系,静电力做的功等于电势能的,_，,W,AB,E,pA,E,pB,.,(3),电势能的相对性：电势能是相对的，通常把电荷在离场源电荷,_的电势能规定为零，或把电荷在_表面的电势能,规定为零,零势能,减少量,无穷远处,地球,62.电势能零势能减少量无穷远处地球,7,差值,电场力做的功,电荷量,伏特,V,电场本身的性质,无关,无关,7差值电场力做的功电荷量伏特V电场本身的性质无关无关,8,标量,电势零点,相对性,电势零点,8标量电势零点相对性电势零点,9,(5),电场线指向电势降低的方向,2,等势面,(1),定义：电场中,_的各点构成的面,(2),特点,电场线跟等势面,_，即场强的方向跟等势面_,在,_上移动电荷时电场力不做功,电场线总是从,_的等势面指向_的等势面,等差等势面越密的地方电场强度,_；反之_,3,典型电场的等势面,电势相同,垂直,垂直,等势面,电势高,电势低,越大,越小,9(5)电场线指向电势降低的方向电势相同垂直垂直等势面电势,10,电场,等势面,(,实线,),样图,重要描述,匀强电场,垂直于电场线的一簇平面,点电荷,的电场,以点电荷为球心的一簇球面,10电场等势面(实线)样图重要描述匀强电场垂直于电场线的一簇,11,电场,等势面,(,实线,),样图,重要描述,等量异种,电荷的电场,连线中垂线上的电势为零,等量同种,电荷的电场,连线上，中点电势最低，而在中垂线上，中点电势最高,11电场等势面(实线)样图重要描述等量异种连线中垂线上的电势,12,五、匀强电场中电势差与电场强度的关系,1,电势差与电场强度的关系式：,_，其中,d,为匀强电场中两点间,_的距离,2,电场强度的方向和大小,电场中，电场强度的方向是指,_最快的方向,在匀强电场中，电场强度在数值上等于沿,_方向每单位距离上降低的电势,U,Ed,沿电场线方向,电势降低,电场,12五、匀强电场中电势差与电场强度的关系UEd沿电场线方向,13,【,学法导引,】,一、场强的三个表达式的比较及电场的叠加,1,对场强的三个表达式的正确理解,13【学法导引】一、场强的三个表达式的比较及电场的叠加,14,例,1,如图所示，两等量异号的点电荷相距为,2,a,.,M,与两点电荷共线，,N,位于两点电荷连线的中垂线上，两点电荷连线中点到,M,和,N,的距离都为,L,，,且,L,a,.,略去,(,a,/,L,),n,(,n,2),项的贡献，则两点电荷的合电场在,M,和,N,点的强度,(,),A,大小之比为,2,，方向相反,B,大小之比为,1,，方向相反,C,大小均与,a,成正比，方向相反,D,大小均与,L,的平方成反比，方向相互垂直,14例1如图所示，两等量异号的点电荷相距为2a.M与两点电,15,15,16,二、常见电场的电场线特点,1,孤立点电荷的电场,(1),正,(,负,),点电荷的电场线呈空间球对称分布指向外,(,内,),(2),离点电荷越近，电场线越密,(,场强越大,),；,(3),不存在场强相同的点，若以点电荷为球心作一球面，则电场线处处与球面垂直，在此球面上场强大小相等，但方向不同,2,等量点电荷的电场线比较,16二、常见电场的电场线特点,17,比较,等量异种点电荷,等量同种点电荷,连线中点,O,处的场强,最小，指向负电荷一方,为零,连线上的场强大小,沿连线先变小，再变大,沿连线先变小，再变大,沿中垂线由,O,点向外场强大小,O,点最大，向外逐渐减小,O,点最小，向外先变大后变小,关于,O,点对称的,A,与,A,、,B,与,B,的场强特点,等大同向,等大反向,17比较等量异种点电荷等量同种点电荷连线中点O处的场强最小，,18,3.,电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系,根据电场线的定义，一般情况下，带电粒子在电场中的运动轨迹不会与电场线重合，只有同时满足以下三个条件时，两者才会重合,(1),电场线为直线；,(2),电荷初速度为零，或初速度方向与电场线平行；,(3),电荷仅受电场力或所受其他力合力的方向与电场线平行,【名师点睛】,根据电场线的分布可以判断电场强度的大小和方向，但仅一条电场线不能判断场强的强弱,例,2,如图所示，,M,、,N,为两个固定的等量同种正电荷，在其连线的中垂线上的,P,点自由释放一个负电荷,(,重力不计,),，关于负电荷的运动，下列说法中正确的是,(,),183.电场线与带电粒子在电场中的运动轨迹的关系例2如图所,19,A,从,P,到,O,，可能加速度越来越小，速度先变大后变小,B,从,P,到,O,，可能加速度先变大再变小，速度越来越大,C,越过,O,点后，加速度一直变大，速度一直变小,D,越过,O,点后，加速度一直变小，速度一直变小,解析：,选,B.,OP,段上电场方向沿,O,P,，故负电荷所受电场力方向为由,P,O,，故由,P,O,，速度越来越大，因,O,点和无穷远处的场强都为零，中间不为零，即从,O,点到无穷远处场强先增大后减小，中间有极值点，而,P,在极值点的上方还是下方不能确定，故加速度可能一直减小，也可能先变大再变小，故选,B.,19A从P到O，可能加速度越来越小，速度先变大后变小解析：,20,三、电场力做功的计算及电场中的功能关系,1,电场力做功的计算方法,(1),由公式,W,Flcos,计算，此公式只适用于匀强电场中，可变形为,W,qElcos,.,(2),由,W,qU,来计算，此公式适用于任何形式的静电场,(3),由动能定理来计算：,W,电场力,W,其他功,E,k,.,(4),由电势能的变化计算：,W,电场力,E,p,1,E,p,2,.,2,带电粒子在电场中做曲线运动时正负功的判断,(1),粒子速度方向一定沿轨迹的切线方向，粒子受力方向一定沿电场线指向轨迹凹侧,(2),带电粒子所受电场力与速度方向间有夹角，当夹角小于,90,时电场力做正功，当夹角大于,90,时电场力做负功,3,功能关系,(1),若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变；,(2),若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变；,20三、电场力做功的计算及电场中的功能关系2带电粒子在电场,21,(3),除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化,(4),所有力对物体所做的功，等于物体动能的变化,【名师点睛】,利用,W,qU,计算电场力做的功时，可将,q,、,U,的正负号一起代入，计算出的,W,也有正负之分，能表示电场力做正、负功；也可以只代入,q,、,U,的绝对值，然后根据电场力的方向和电荷移动方向判断功的正负,例,3.,位于,A,、,B,处的两个带有不等量负电的点电荷在平面内电势分布如图所示，图中实线表示等势线，则,(,),21(3)除重力之外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变,22,A,a,点和,b,点的电场强度相同,B,正电荷从,c,点移到,d,点，电场力做正功,C,负电荷从,a,点移到,c,点，电场力做正功,D,正电荷从,e,点沿图中虚线移到,f,点，电势能先减小后增大,解析：,选,CD.,等势面的疏密可以表示电场的强弱，,A,错误；正电荷从,c,点移到,d,点，电场力做负功，,B,错误，负电荷从,a,点移到,c,点，电场力做正功，,C,正确；正电荷从,e,点沿图中虚线移到,f,点，电场力先做正功，后做负功，但整个过程电场力做正功，,D,正确,四、电势高低和电势能大小的判断方法,1,电势高低的判断,22Aa点和b点的电场强度相同四、电势高低和电势能大小的判,23,23,24,2.,电势能高低的判断,判断角度,判断方法,做功判断法,电场力做正功，电势能减小；,电场力做负功，电势能增加,电荷电势法,正电荷在电势高的地方电势能大，负电荷在电势低的地方电势能大,公式法,由,E,p,q,，将,q,、,的大小、正负号一起代入公式，,E,p,的正值越大，电势能越大；,E,p,的负值越小，电势能越大,能量守恒法,在电场中，若只有电场力做功时，电荷的动能和电势能相互转化，动能增加，电势能减小，反之，电势能增加,【名师点睛】,电势、电势能的正负表示大小，而电势差的正负表示两点电势的相对高低,242.电势能高低的判断判断角度判断方法做功判断法电场力做正,25,例,4.,某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是,(,),A,c,点场强大于,b,点场强,B,a,点电势高于,b,点电势,C,若将一试探电荷,q,由,a,点释放，它将沿电场线运动到,b,点,D,若在,d,点再固定一点电荷,Q,，将一试探电荷,q,由,a,移至,b,的过程中，电势能减小,解析：,选,BD.,电场线的疏密反映了电场的强弱，,A,错；沿着电场线的方向是电势降落最快的方向，,B,对；电场线是理想模型，与电荷的运动轨迹不同，,C,错；在,d,处放负电荷后，,b,比,a,更靠近源电荷，将,q,由,a,移至,b,的过程中，电场力做正功，电势能减小，,D,对,25例4.某电场的电场线分布如图所示，以下说法正确的是(,26,五、电场强度、电势、电势差、电势能的比较,电场强度、电势、电势差、电势能都是用来描述电场性质的物理量，它们之间有密切的联系，但也有很大的差别，现列表进行比较,26五、电场强度、电势、电势差、电势能的比较,27,【名师点睛】,电势、电势差、电势能、电场力的功、电荷量等物理量均为标量，它们的正负意义不全相同，要注意比较区别，而矢量的正负一定表示方向,27【名师点睛】电势、电势差、电势能、电场力的功、电荷量等,28,【思路点拨】,解答本题应注意以下两点：,(1),由,A,到,B,根据动能定理求解,(2),B,与,C,在同一等势线上,28,29,【反思领悟】,(1),同一等势面上两点的电势差为零,(2)求两点的电势差,U,AC,时要注意正、负号,29【反思领悟】(1)同一等势面上两点的电势差为零,30,【,模拟练习,】,1.,如图所示，一根长,L,1.5,m,的光滑绝缘细直杆,MN,，竖直固定在场强为,E,1.0,10,5,N,/,C,、与水平方向成,30,角的倾斜向上的匀强电场中,杆的下端,M,固定一个带电小球,A,，电荷量,Q,4.5,10,6,C,；另一带电小球,B,穿在杆上可自由滑动，电荷量,q,1.0,10,6,C,，质量,m,1.0,10,2,kg,.,现将小球,B,从杆的上端,N,静止释放，小球,B,开始运动,(,静电力常量,k,9.0,10,9,N,m,2,/,C,2,，取,g,10,m,/,s,2,),求：,(1),小球,B,开始运动时的加速度为多大？,(2),小球,B,的速度最大时，距,M,端的高度,h,1,为多大？,【答案】,(1)3.2,m,/,s,2,(2)0.9,m,30【模拟练习】1.如图所示，一根长L1.5 m的光滑绝缘,31,2.如图所示，正电荷,q,1,固定于半径为,R,