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4、电势能 电势(上课)


复习回顾

1、电场的基本性质是什么? 2、为描述电场力的性质,引入了什么概念? 3、为描述电场引入了电场线,它有哪些特点?

电场对放入其中的电荷有力的作用,那么电 场力做不做功呢?若做功,又有什么特点?
例: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,试探电 荷的动能增加,电场

力做了功。

思考:正点电荷沿不同路径从A移到B电场力做多少功? B 丙 甲

一、静电力做功的特点
沿甲路径电场力做功:

A ? F 乙 M q + W甲= F·|AB|cosζ =qE·|AM| W乙= qE·|AM|
W丙= qE·|AM|

沿乙路径电场力做功:
沿丙路径电场力做功:

沿任意路径电场力做功: W任意=qE·|AM| 结论:在匀强电场中移动电荷时,静电力做功与路径无 关,由初末位置来决定.(其它电场也适用)

(与重力做功相似)

做功的过程是能量转化的过程,电场力做功的过 程是什么能转化为什么能呢? 电场中,电场力对电荷做正功,动能增加. 动能增加,必有其它能减少! 那其它能是什么能呢? 电荷在电场中具有的能,称为电势能! 二、电势能 1、定义:电荷在电场中受到电场力而具有的与 位置有关的势能叫做电势能。 2、符号:EP___标量但有正负,正负表大小.

电场力做功与电势能的改变有什么关系呢?

例:电荷q从A移动到B的过程中,求电势能的变 化△EP与电场力做功WAB的关系? E
A 3、电场力做的功与电势能变化的关系 静电力做的功等于电势能的减少量 WAB = EPA- EPB = -△EP 即:静电力对电荷做正功,电荷的电势能减少; 静电力对电荷做负功,电荷的电势能增加 B

电势能:电荷在电场中具有的势能叫电势能?.

类比:重力势能和电势能

重力做功与重力 势能变化

电场力做功与电势能变化

重力做正功重力 电场力做正功电势能减少, 势能减少,重力做 电场力做负功电势能增加 负功重力势能增加
电场力做多少正功,就有多少电势能转化 为其他能. 克服电场力做多少功,就有多少其他能转 化为电势能.

3、电场力做的功与电势能变化的关系 静电力做的功等于电势能的减少量 WAB = EPA- EPB = -△EP 即:静电力对电荷做正功,电荷的电势能减少; 静电力对电荷做负功,电荷的电势能增加
正电荷顺着电场线移动,电场力做 正功 ,电势能 减少. 负电荷顺着电场线移动,电场力做负功 ,电势能增加 .

负电荷逆着电场线移动,电场力做 正功 ,电势能 减少.
正电荷逆着电场线移动,电场力做 负功 ,电势能 增加.

4、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) 电势能是标量,但有正负,正负表示该点的电势 能比零点的电势能的高低。 电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动 到零势能位置时所做的功 即:EPA = WA0 WA0 = EPA— EP0; 在正电荷产生的电场中, 正电荷在任意一点具有的电势能都为 正 值; 负电荷在任意一点具有的电势能都为 负 值。 在负电荷产生的电场中, 正电荷在任意一点具有的电势能都为 负 值, 负电荷在任意一点具有的电势能都为 正 值。

例1:如图,实线表示点电荷电场中的电场线, 但其方向未标明,虚线是某一带电粒子通过该电 场区域时的运动轨迹。a、b是轨迹上的两点。若 带电粒子在运动中只受到电场力作用,根据此图 可作出正确判断的是( BCD ) a
A.带电粒子所带电荷的性质 B.带电粒子在a、b两点的受力方向 C.带电粒子在a、b两点的速度何处较大 D.带电粒子在a、b两点的电势能何处较大 b

例2: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? 增加了1.8×10-5J. (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?
EPA= -3× 10-5 J EPC=-1.2× 10-5 J EPB=3× 10-5 J EPC=1.8× 10-5 J

1、静电力做功与路径无关,由初末位置来决定.

2、电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有 关的势能叫做电势能。 3、静电力做的功等于电势能的减少量

WAB = EPA- EPB = -△EP
4、电势能是标量,具有相对性,有正负。 正负表示该点的电势能比零点的电势能的高低。

复习回顾
1、静电力做功的特点? 2、静电力做功与电势能变化的关系? 3、电势能有哪些特点?

思考:电场的力的性质用场强E来描述,那么电 场的能的性质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。

三、电势 1、定义:电荷电场中在某点的电势能与其电荷 量的比值

EP (计算时要代入正负号) 2、公式: ? ? q 3、单位: 伏特(V) 1V = 1J/C 4、电势是表征电场中某点能的性质的物理量, 与电场中某点性质及零电势面的选取有关,与电 场力做功及试探电荷的电荷量、电性无关。 5、电势是相对的。电势零点的选取是任意的, 一般选无穷远或大地的电势为零

6.电势是标量,在规定了零电势后,电场中各点 的电势可以是正值,也可以是负值。正值表示该 点电势比零高,负值表示该点电势比零低。
7.若以无穷远处电势为零,正点电荷周围各处的 电势都为正,负点电荷周围各处的电势都为负。 8.沿电场线 (场强)方向电势越来越低 即电场线指向电势降低的方向 A B E

? A ? ?B

电场中两点电势高低的判断方法 (1)电场线法:顺着电场线方向电势降低。

A
电场线的方向就是电势降低最快的方向 (2)根据场源电荷来判断 正电荷的电场中离它越近电势越高; 负电荷的电场中离它越近电势越低; (3)根据电势能的变化来判断

B

E

移动正电荷时,若电势能增加,则电势 升高 若电势能减小,则电势 降低

; ;

移动负电荷时,若电势能增加,则电势 降低 ; 若电势能减小,则电势 升高 ;

1、如图,实线为一电场的电场线,A、B、C为电 场中的三个点,那么以下的结论正确的是( B ) A.EA ? EB ? EC ;? A ? ?B ? ?C B. A ? EB ? EC ;? A ? ?B ? ?C E C.E ? E ? E ;? ? ? ? ? A B C A B C D.EA ? EB ? EC ;? A ? ?B ? ?C A C B

2、如图所示,a、b为某电场线上的两点, 那么以下的结论正确的是 ( D ) A.把正电荷从a移到b,电场力做正功,电荷的 电势能减少,电势升高。 B.把正电荷从a移到b,电场力做负功,电荷的 电势能增加,电势降低。 C.把负电荷从a移到b,电场力做正功,电荷的 电势能减少,电势升高。 D.把负电荷从a移到b,电场力做负功,电荷的 电势能增加,电势降低。
a b

3、如图所示,电场中有A、B两点,则下列 说法中正确的是( BC ) A、电势ΨA >ΨB 场强EA > EB B、电势ΨA >ΨB 场强EA < EB C、将+q由A点移到B点,电场力做正功 D、将-q分别放在A、B两点时具有电势能EpA>EpB
E B

A

4、在电场中一条电场线上有A、B两点,如 图所示,若将电荷q1=-2.0×10-7C从A点移到B点, 电场力做了-4.0×10-4J的功。 (1)以B点为零电势点,? A等于多少? (2)电场线的方向如何? (3)如将电荷q2=+1.0×10-7C从A点移到B点, ?A 等于多少?电场力做了多少功?

A

B

练习5. 如图, A是带负电的金属球, B是不带 电的绝缘导体, 此时B的电势为?1, 用手摸绝缘 导体的左端, B的电势变为?2, 放开手后再移走 A, B的电势变为?3. 则下列选项正确的是: A. ? 1 = ? 2 = ? 3 B. ?1 > ? 2 > ? 3 B C. ? 1< ? 2 < ? 3 A D. ? 1< ? 3 < ? 2

小结 电势 ? 定 义 电势能EP

? = EP /q

EP = q. ?
电荷从该点移到参考点 时电场力做的功 电场力做正功EP ? 电场力做负功EP ?

大 单位正电荷从该 小 点移到参考点电 等 场力做功 于

变 顺着电场线方向 化 电势降低

若以无穷远为零电势点 沿着电场线方向电势降低. ⑤.正电荷的电场中,电势处处为正; 负电荷的电场中,电势处处为负

? ?0

? ?0

⑥.等量正电荷的电场中,电势处处为正. ⑦.等量异种电荷的电场中,连线中垂线上电势 左正右负 为0.

? ?0

?中 ? 0

1、电势

? ? Ep q

2、电势能是标量,具有相对性,有正负。
3、沿电场线 (场强)方向电势越来越低

研 究 方 法
“重力场” 类比“电场”:
重 力--电场力

重力做功--电场力做功
重力势能--电势能

Αα:阿尔法 Alpha Ββ:贝塔 Beta Γγ:伽玛 Gamma Γδ:德尔塔 Delte Δε:艾普西龙 Epsilon δ :捷塔 Zeta Εε:依塔 Eta Θζ:西塔 Theta Ιη:艾欧塔 Iota Κθ:喀帕 Kappa ∧ι:拉姆达 Lambda Μκ:缪 Mu

Νλ:拗 Nu Ξμ:克西 Xi Ον:欧麦克轮 Omicron ∏π:派 Pi Ρξ:柔 Rho ∑ζ:西格玛 Sigma Τη:套 Tau Υυ:宇普西龙 Upsilon Φθ:fai Phi Φχ:器 Chi Χψ:普赛 Psi Ψω:欧米伽 Omega


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