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1.4电势能电势课件


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,一段时间后获 得一定的速度,试探电荷的动能增加.

思考:(1)什么力做功使试探电荷的动能增大?
(2)什么能转换为动能的呢?

把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功?
丙 甲<

br />
B

A

q

+

?
F



M

沿甲路径电场力做功: 沿乙路径电场力做功: 沿丙路径电场力做功:

W甲= F· |AB|cosθ=qE· |AM| W乙= qE· |AM| W丙= qE· |AM|

沿任意路径电场力做功: W任意=qE· |AM|

结论:静电力做功与路径无关,由初末位置来决定.

做功的过程是一个能量转 化的过程。 重力做功的过程是重力 势能转化为动能的过程. 那么电场力做功的过程 是什么能转化为什么能 呢?

电荷在电场中也具有势能,这种势能叫电势能。
电势能符号:

Ep

思考:电场力做功与电势能存在怎样的关系呢?

类比重力做功与重力势能的关系,分析电场力做 功与电势能的关系

E
A

E v
A

+

v

B

+

B

正电荷从A点移到B 点时,静电力做正功,电荷 的电势能减少.

正电荷从B点移到A 点时,静电力做负功, 电荷 的电势能增加.

定性结论:

电场力对电荷做正功,电荷的电势能减小 电场力对电荷做负功,电荷的电势能增大

电场力做的功等于电势能的减少量
定量结论:

WAB = EPA-EPB

如图,在场强E=103N/C的匀强电场中,点电荷q=+1c从A
移动到B,AB相距L=1m,电场力做功为多少?电势能如

何变化?
A B

E

WAB ? 10 J
3

q

+

F

电势能减少

电荷在B点具有的电势能多大?

电荷在B点具有的电势能多大?
首先要规定电势零点。 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。

设A点的电势能 EPA ? 0
WAB = EPA-EPB =103J
3

EPB ? EPA ? WAB ? 0 ?10 J ? ?10 J
3

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。

WA0 = EPA - EP0= EPA - 0 EPA = WA0

1、电势能是相对的,与零电势能面有关

电势能为负表示电荷在该处的电势能比选取的 势能零点的电势能还要小.
2、电势能是电荷和电场所共有的,具有系统性 3、电势能是标量

4.利用公式 WAB ? EPA ? EPB 要注意角标的顺序,
同时各物理量都要带上正负号

下列说法中正确的是( ABC )

A.当两正点电荷相互靠近时,它们的电势能增大
B.当两负点电荷相互靠近时,它们的电势能增大 C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时,它们的 电势能减小 D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时,它们的 电势能增大。

如图所示,MN是负点电荷产生的电场中的一条电场线。 一个带正电的粒子(不计重力)从a到b穿越这条电场线的轨迹如 图中虚线所示,则该带电粒子在a点的加速度一定 小于 在b点的 加速度。带电粒子在a点的电势能一定 大于 在b点的电势能。 (填“大于”、“小于”式“等于”)。

a M b F N

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?
EPB=3× 10-5 J EPC=1.8× 10-5 J

(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

1.电场力能够对放入其中的电荷做功.所以电荷位于 电场中具有能.这和能为电势能

2.电势能由电荷和电荷在电场中的相对位置决定
3.电势能具有相对性

4.电势能是标量,但有正负
5.电场力做正功,电势能减少

电场力做负功,电势能增大

W电场力 ? E P 初 ? E P 末

尽管重力做功与电场力做功很相似,但还是存在很大差异—存 在两种电荷

电荷由A点运动的B点 A 正电荷 负电荷 负功

E
B

电场力 做功

正功

电势能 变化

减少

增加

电势能的大小是与试探电荷的电性和电量q都有关, 故不能用“电势能”来描述电场的能的性质。

零势能 参考点

设EP0 =0

A-

E

?WA0 ? ?qEl cos?

l
θ 0

? EPA ? ?qEl cos?

该比值称为 A点的电势

EPA 则有: ? El cos? ?q
该比值是一个与q无关,仅与 电场及A点的位置有关的量。

1、定义: 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量 的比值,叫做这一点的电势。

EP 2、定义式: ? ? q
电势能

(EP及q含符号)
电势

EP ? q? EP ? mgh

?
h

重力势能

高度

3、单位:伏特,符号为V 4、电势只有大小,没有方向,是标量 5、电势具有相对性
电势是相对于零势能参考点的, 一般选取无穷远电势为0,实际应用中常取大地电势为0

如何比较电势的高低?
电荷由A点运动的B点 A

E
B

正电荷
电场力 做功 电势能 变化 电势 变化

负电荷 负功

正功

减少
减少

增加
减少

6.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

如果把q=1.0×10-8C的电荷从无穷远处移至电场中的A 点,需克服电场力做功W=1.2×10-4J.那么 ⑴ q在A点的电势能和在A点的电势各是多少? ⑵ q未移入电场前A点的电势是多少 ?
?W?A ? 0 ? EPA ? ?1.2 ?10?4 J ? EPA ? 1.2 ?10?4 J EPA 1.2 ?10? 4 J ?? A ? ? ? 1.2 ?104 V q 1.0 ?10?8 C

如图所示,电场中有A、B两点,则下列说法中正确的 是( ) 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

BC

B
A

1、定义:

与等高线类比

电场中电势相同的各点构成的面,叫做等势面。 2、等势面的特点:
(1)在同一等势面上的任意两点间移动电荷,电场力不做功 (2)电场线跟等势面垂直,且由电势较高的等势面指向电 势较低的等势面 (3)等势面密处场强大、电场线密,等势面疏处场强小、电 场线疏

(4)不同等势面在空间不相交、不相切

类比地理等高线

等势面越密集的地方, 电场强度越大。

关于等势面,正确的说法是( CD ) A.电荷在等势面上移动时不受电场力作用,所以不 做功 B.等势面上各点的场强大小相等

C.等势面一定跟电场线垂直
D.两等势面不能相交

孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示, 其电势分别为ψ1、ψ2、ψ3,A、B、C是某电场线与 这簇等势面的交点,且ab=ac.现将一负电荷由a移到b, 电场力做正功W1;再由b移至C,电场力做正功W2,则 ( )C A.W1=W2,ψ1<ψ2<ψ3 B.W1=W2,ψ1>ψ2>ψ3 C.W1>W2,ψ1>ψ2>ψ3 D.W1<W2,ψ1>ψ2>ψ3 1 2 3


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