1.4 电势能和电势

2021/6/16 1湛江市第二十中学 全劭珩 1.4 电势能和电势 2021/6/16 2 复习回顾1.计 算 电 场 强 度 有 几 个 公 式 ?,它 们 有 什 么 区 别 ?3. 电 场 线 是 如 何 反 映 电 场 的 强 弱 及 方 向 的 ?E qFE 2rQkE 定 义 式 ,适 用 于 任何 电 场只 适 用 于 点 电 荷4. 电 场 线 相 交 吗 ?电 场 线 是 运 动 轨 迹 吗 ? 2021/6/16 3 电场力做功的特点带箭头的直线是某区域电场线的一条，用EA、EB来表示A、B两点的电场强度，则下列说法正确的是( ) A BB、 EAEBC、 E AEBD、 EA、EB的大小关系不确定 A、 EA=EB D 2021/6/16 4 电场力做功的特点 将静止的试探电荷放入电场中，电荷在电场力的作用下做加速带动，运动一段时间后获得一定的速度，试探电荷的动能增加了。【思考】什么力做功引起能量转化，什么能转化为动能？ A 2021/6/16 5 电场力做功的特点万 有 引 力 电 场 力 2 21rQQkF 库 仑 定 律 与 与 万 有 引 力 定 律 极 其 类 似 ,因 此 我们 可 以 把 电 场 力 与 重 力 (也 是 万 有 引 力 )类 比 ,想 一 想 ,重 力 做 功 有 哪 些 特 点 ?2 21rmmGF 2021/6/16 6 电场力做功的特点3.类 比 联 想 :电 场 力 做 功 与 路 径 有 关 吗 ?4.类 比 联 想 :电 荷 在 电 场 中 具 有 势 能 ?电 场 力 做功 与 这 种 势 能 的 变 化 应 是 什 么 关 系 ?1.重 力 做 功W=mghA-mghB=EpA-EpB2.重 力 做 正 功 ， 重 力 势 能 减 小 ， 重 力 做 负 功 ， 重 力 势 能 增 加 。 2021/6/16 7 电场力做功的特点重力做功与路径无关,电荷在匀强电场中运动,电场力对它做的功与路径有关吗?M EW = F|AB| cos = q E |AM|1.将电荷q从A沿直线移至B:A B +q F 2021/6/16 8 电场力做功的特点M EA B2.将电荷q从A沿折线移至B:对AM: W1 = q E |AM|对MB: W 2 = 0对 全 程 : W = W1 + W2= q E|AM|+q FF 2021/6/16 9 电场力做功的特点3.将电荷q从A沿曲线移至B:M EA B+q F EA B+q F +q F+q F+q FW = W 1 + W2 + W3 + = q E |AM|W1 = q E x1 W2 = q E x2 W3 = q E x3 Mx1 + x2 + x3 + =?X1x2 2021/6/16 10 电场力做功的特点 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,只与电荷的起始位置和终止位置有关。即：与初、末两点在电场线上的距离有关。实验证明，这个结论在非匀强电场中也成立。 2021/6/16 11 电势能 一 个 不 计 重 力 的 试 探 电 荷 在 电 场 中 某 点 由静 止 释 放 ,将 如 何 运 动 ? E+ F 2021/6/16 12 电势能1. 定义：电荷在静电场中也具有势能，这个势能叫做静电势能，简称电势能，用符号EP表示。2.电场力对电荷做正功 ,电荷的电势能减少(负 功 )WAB=-EP=EPA-EPB (增 加 )即：静电力做的功等于电势能变化量的相反数。3.电势能具有相对性 (通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零)3.电势能是标量，正负表示大小 2021/6/16 13 电势能例1右图中MN为电场中某一条电场线方向向右，在线取两点a、b 今将一电荷q从a移到b则（ ）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。C 2021/6/16 14 电势能 正 电 荷 从 A点 移 到 B点 时 ,电场 力 做 ,电 荷的 电 势 能 怎 么 变化 ?A B E+ v A BE一v 负电荷从A点移到B点时,电场力做 , 该电荷在 点的电势能较大. 负 功B减 小正 功 2021/6/16 15 电势重 力 势 能 由 什 么 因 素 决 定 ？物 体 质 量 试 探 电 荷 的 电 荷 量物 体 所 处位 置 高 度 试 探 电 荷 在 电 场中 的 位 置 “ 高 度 ” 2021/6/16 16 电势电荷在电场中某一点的电势能EP与它的电荷量q的比值。qE P 1 V = 1 J/C1. 定义:2. 公式:3. 单位: 伏特(V) (计算时要代入正负号)4. 理解：描述电荷在电场中的位置 2021/6/16 17 电势例 3.将 一 电 量 为 q=+2 10-6c的 点 电 荷 从 电 场 外一 点 P(零 电 势 点 )移 至 电 场 中 某 点 A, 电 场 力 做 功4 10-5J,求 A点 的 电 势 。解: 场外一点P的电势为: 0 pJWE PAPA 5104 VVqEAPA 20102 104 65 从P A,电场力做的功 提 示 :计 算 电 势 首 先 要 规 定 零 电 势 处 ,且 电 势 可 以为 负 。 2021/6/16 18 电势设正电荷由a运动到b,qE P 【思考】如下图MN是一条电场线，比较a、b两点的电势大小。+电场线指向电势降低的方向电场力做正功,电势能减小 2021/6/16 19 电势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 。 )2. 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 。 ) 2021/6/16 20 等势面 地图中常用等高线来表示地势的高低，那么，是否能用类似的方法表示电势的高低？ 2021/6/16 21 等势面电 场 中 电 势 相 等 的 点 构 成 的 曲 面 叫 做 等 势 面 。1. 同 一 等 势 面 上 的 点 电 势 相 等 。2.沿 着 等 势 面 移 动 电 荷 时 ， 电 场 力 所 作 的 功 为 零 。3.在 任 何 静 电 场 中 电 场 线 与 等 势 面 是 互 相 垂 直 的 。 4.等 势 面 越 密 ， 场 强 越 大 2021/6/16 22 等势面几 种 常 见 电 场 的 等 势 面 分 布 ： 2021/6/16 23 等势面 2021/6/16 24 电场与重力场的类比项 目 重 力 场 电 场定 义 场 强（ 矢 量 ）场 力场 力 做功 特 点 地 球 附 近 的 引 力 场 存 在 于 电 荷 周 围 的 场重 力 场 强 度 g=G/m， 方 向 ： 垂 直 于 该 点 的 切面 向 下 电 场 强 度 E=F/q ， 方 向 ： 正 电 荷 在 该 点所 受 电 场 力 方 向重 力 G=mg 电 场 力 F=qE只 与 始 、 末 位 置 有 关 ，与 路 径 无 关 只 与 始 、 末 位 置 有 关 ，与 路 径 无 关 2021/6/16 25 项 目 重 力 场 电 场 势（ 标 量 ）势 能（ 标 量 ）场 力 做功 与 势能 变 化的 关 系 重 力 势 能 EP=mgh，与 参 考 平 面 选 取 有 关 电 势 能 EP=q， 与 参考 平 面 选 取 有 关重 力 做 正 功 ， 重 力 势能 减 少 （ 转 化 为 其 他形 式 的 能 ） ； 重 力 做负 功 ， 重 力 势 能 增 加W AB=EPA-EPB 电 场 力 做 正 功 ， 电 势能 减 少 （ 转 化 为 其 他形 式 的 能 ） ； 电 场 力做 负 功 ， 电 势 能 增 加 。WAB= EA- EB 高 度 h与 参 考 点 的 选 取有 关 ， 具 有 相 对 性 电 势 与 参 考 点 的 选取 有 关 ， 具 有 相 对 性 2021/6/16 26 小结 WAB=-EP=EPA-EPB与初、末两点在电场线上的距离有关。 qEP 2021/6/16 27 随堂训练 1下列说法中正确的是 （ ）A、在场强较小处，电荷在该处的电势能也较小；B、电荷在场强为零处的电势能也为零；C、在场强相等的各点，电荷的电势能必相等；D、在选定为零电势的位置处，任何电荷的电势能必为零. D 2021/6/16 28 随堂训练 2关于电势和电势能的关系，下列各种说法中正确的是： （ ）A、某点电势高，说明该点电势能大；B、某点电势高，说明该点电场做功本领强；C、若带电粒子在电场中移动时，电势能减少，则电势一定降低；D、负电荷在电场中无初速度，只在电场力作用下运动，电势能一定减少，同时它一定是从电势低处移向电势高处. D 2021/6/16 29 随堂训练3、下列关于电势高低的判断正确的是（ ） 负电荷从A移动到B时，外力做正功，A点的电势一定较高。 负电荷从A移动到B时，电势能增加，A点的电势一定较低。 负电荷从A移动到B时，电势能增加，A点的电势一定较高。 初速度为零的正电荷只在电场力的左右下从A移动到B，A点的电势一定较高。CD 2021/6/16 30 随堂训练 a b4、如图，某电场中的一条直线，一电子在a点由静止释放，它将沿直线向b点运动，下列说法正确的是（ ） 该电场移动是匀强电场 场强Ea一定小于Eb 电子具有的电势能EpaEpb a点的电势一定低于b的电势C 2021/6/16 31 随堂训练5、如图，虚线a、b、c势某静电场中的三个等势面，它们的电势a最大，c最少，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线KLMN所示，由图可知（ ） 粒子从K到L的过程中，电场力做负功 粒子从L到M的过程中，电场力做负功 粒子从K到L的过程中，电势能增加 粒子从L到N的过程中，动能减少 AC K NMLabc 若 有 不 当 之 处 ， 请 指 正 ， 谢 谢 ！