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1、点电荷q在电场中由静止释放 将如何运动 E F q AB 1 4 电势能和电势 2 一 静电力做功有什么特点 让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几 条不同路径从A点运动到B点 我们来计算这几种情况下 静电力对电荷所做的功 3 M E W F AB cos q E AM 1 将电荷q从A沿直线移至B A B q q F 4 M E A B 2 将电荷q从A沿折线移至B 对AM W1 q E AM 对MB W2 0 对全程 W W1 W2 q E AM q F q F 5 3 将电荷q从A沿曲线移至B M E A B q F E A B q F q F q F q F W W1 W2 W3
2、q E AM W1 q E x1W2 q E x2 W3 q E x3 M x1 x2 x3 X1 x2 6 4 将电荷q从A沿其它曲线移至B 静电力做功 E B M A F q WAB qE AM 7 5 静电力做功有什么特点 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 与电荷的起始位置和 终止位置有关 6 这个结论适合于其它电场吗 8 h 回顾重力做功的特点是什么 A B C mg mg mg 1 在这三种情况下 重力做功关系 2 WG m g h 3 引进了重力势 能的概念 9 重力做功 与重力势 能的关系 静电力做 功与电势 能的关系 如何求重 力势能 如何求电 势能
3、选修3 1 电势能和电势 二 电势能 WG Ep1 Ep2WAB EpA EpB Ep mgh EPA WAO 重力做正功 负 功 重力势能减 小 增加 即 重力做的功等于 重力势能的减少 量 静电力做正功 负功 电势能减 小 增加 即 静电力做的功等 于电势能的减少 量 等于重力把物体从 该点移动到零势能 位置时做的功 等于静电力把它从 该点移动到零势能 位置时做的功 H h B O A 10 X 讨论 下列情况中 正电荷在电场中移动时 静电力 做什么功 电荷的电势能如何变化 E A B A B 若在电场中移动的是负电荷呢 F F E F F X 11 例1 如图 在场强 的匀强电场中 点电
4、 E 荷q 1c从A移动到B AB相距L 1m 静电力做功为 多少 电势能如何变化 A B F q 若规定EPB 0 则EPA 12 电荷在电场中某一点的电势能与 1 V 1 J C 三 电势 1 定义 它的电荷量的比值 2 公式 3 单位 伏特 V 计算时要代入正负号 13 A 例2 试探电荷q1放在电场中的A点 电势能为E 规定 无限远处电势能为零 A点的电势为 若把试探 电荷q1换成试探电荷q2放在电场中的A点 A点的电势为 仍规定无限远处电势能为零 14 例3 将一电量为 的点电荷从 电场外一点P P点电势为零 移至电场中某 点A 电场力做 功 求A点的电势 解 场外一点P的电势为 从
5、P A 电场力做的功 PA EW 点评 计算电势首先要规定零电势处 且 电势可以为负 15 沿着电场线方向 电势将怎样变化 E F q AB 16 1 定义 一般说来 电场中各点的电势不 同 但电场中也有许多点的电势相等 我 们把电场中电势相等的点构成的面叫做等 势面 四 等势面 17 1 1 点电荷电场的等势面 是以点电荷为球心的一 点电荷电场的等势面 是以点电荷为球心的一 簇球面簇球面 而且越往外相邻两个等差等势面间的距离越而且越往外相邻两个等差等势面间的距离越 大大 2 2 几种典型的几种典型的等差等差等势面图等势面图 18 2 一对等量异种点电荷 19 等量异种点电荷简化图 等量异种点
6、电荷的连线上 从等量异种点电荷的连线上 从 正电荷到负电荷电势越来越低正电荷到负电荷电势越来越低 中垂线是一等势线 若沿中 中垂线是一等势线 若沿中 垂线移动电荷至无穷远电场力垂线移动电荷至无穷远电场力 不做功 因此若取无穷远处电不做功 因此若取无穷远处电 势为零 则中垂线上各点的电势为零 则中垂线上各点的电 势也为零势也为零 20 3 3 等量同种电荷 等量同种电荷等差等势面图 等差等势面图 等量正点电荷连线的等量正点电荷连线的 中点电势最低 中垂中点电势最低 中垂 线上该点的电势却为线上该点的电势却为 最高 从中点沿中垂最高 从中点沿中垂 线向两侧 电势越来线向两侧 电势越来 越低 连线上
7、和中垂越低 连线上和中垂 线上关于中点的对称线上关于中点的对称 点等势 点等势 21 4 匀强电场的等势面 E A B C 22 3 等势面的特点 1 在同一等势面上的任意两点间 不论方 式如何 只要起终点在同一等势面上 移动电 荷 电场力不做功 因为等势面上各点电势相等 电荷在同一等 势面上各点具有相同的电势能 所以在同一 等势面上移动电荷电势能不变 即电场力不 做功 23 2 等势面一定跟电场线垂直 即跟场强的 方向垂直 假如不是这样 场强就有一个沿着等势面的 分量 这样在等势面上移动电荷时电场力就 要做功 但这是不可能的 因为在等势面上 各点电势相等 沿着等势面移动电荷时电场 力是不做功
8、的 所以场强一定跟等势面垂直 3 沿着电场线方向电势越来越低 可见 电场线不但与等势面垂直 而且由电 势较高的等势面指向电势较低的等势面 24 4 导体处于静电平衡时 整个导体是一个等 势体 导体表面是一个等势面 后面将学到 5 不同的等势面是不会相交的 也不能相切 因为电场线总跟等势面垂直 如果等势面相交 则交线处同一点的电场线方向就有两个 从而场 强方向就不唯一 这是不可能的 如果等势面相 切 则在相切处等势面 密度 为无穷大 这也是 不可能的 6 等差等势面的疏密表示电场的强弱 等差等势面密的地方场强大 等差等势面疏的地 方场强弱 25 例例1 1 实线为匀强电场中的电场线实线为匀强电场
9、中的电场线 虚线为等势面 且相邻等势面间 虚线为等势面 且相邻等势面间 的电势差相等 一正电荷在等势面的电势差相等 一正电荷在等势面 A A处的动能为处的动能为20J20J 运动到等势面 运动到等势面C C 处的动能为零 现取处的动能为零 现取B B等势面为零等势面为零 电势面 则当此电荷的电势能为电势面 则当此电荷的电势能为2J2J 时的动能是时的动能是 J J 不计重力不计重力 E A B C 8 8 只有电场力做功的情况下 带电体的动能和电势能相互转化 动 能和电势能的总和保持不变 解析 解析 正电荷从正电荷从A A到到B B和从和从B B到到C C运动过程中运动过程中 电场力做功电场力
10、做功 相同相同 动能变化量相同动能变化量相同 因此正电荷在因此正电荷在B B点的动能为点的动能为10J 10J 也即电荷在也即电荷在B B时的动能和电势能之和是时的动能和电势能之和是10J 10J 所以所以 当此当此 电荷的电势能为电荷的电势能为2J2J时时 其动能为其动能为8J 8J 26 例例2 2 Q Q 1 1 和和Q Q 2 2 是等量异种点电荷 是等量异种点电荷 M M N N是两个是两个 点电荷连线的垂直平分线上的两点 将正电荷点电荷连线的垂直平分线上的两点 将正电荷 q q从无限远处沿从无限远处沿MNMN线移到电场中 电场力对电线移到电场中 电场力对电 荷荷Q Q做的功为做的功
11、为 取无限远处的电势为零 取无限远处的电势为零 那么 那么A A点的电势为点的电势为 值 值 B B点的电势为点的电势为 值值 填填 正正 负负 或或 零零 O M N q A B Q1Q2 零零 正正 负负 熟记等量同种和异种 点电荷连线上和中垂 线上电场强度和电势 的变化规律 27 例例3 3 直角三角形的斜边倾角为直角三角形的斜边倾角为30 30 底边 底边BCBC长长 为为2L2L 处在水平位置 斜边 处在水平位置 斜边ACAC是光滑绝缘的 在是光滑绝缘的 在 底边中点底边中点O O处放置一正电荷处放置一正电荷Q Q 一个质量为 一个质量为m m 电 电 量为量为q q的带负电的质点从斜面顶端的带负电的质点从斜面顶端A A沿斜边滑下 沿斜边滑下 滑到斜边上的垂足滑到斜边上的垂足D D时速度为时速度为V V 求该质点滑到求该质点滑到 斜边底端斜边底端C C点时速率点时速率VcVc为多少 为多少 A D B O C 解解 从从D D到到C C 根据动能定理有根据动能定理有 根据几何关系 OD OC C和D在同一个等势面上 从 D到C 电场力不做功 单个 物体的复杂运动 不涉及时 间 应首先考虑动能定理 该质点滑到斜边底端该质点滑到斜边底端C C点时速率点时速率 28 此课件下载可自行编辑修改 供参考 感谢您的支持 我们努力做得更好
