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1、电势能电势与电势差 武胜中学吴建兵 B EA EB C EA EB D EA EB的大小关系不确定 A EA EB D 知识回顾 一 重力做功的特点是什么 A B C 1 在这三次情况下 重力做功关系 2 WG mgh 3 可以引进重力势能的概念 一 电场力做功的特点 二 静电力做功有什么特点 W F AB cos qE AM 1 将电荷q从A沿直线移至B 2 将电荷q从A沿折线移至B 对AM W1 qE AM 对MB W2 0 对全程 W W1 W2 qE AM 3 将电荷q从A沿曲线移至B W W1 W2 W3 qE AM W1 qE x1 W2 qE x2 W3 qE x3 x1 x2
2、x3 X1 x2 4 将电荷q从A沿其它曲线移至B 静电力做功 5 如果移动负电荷 1 4结论又如何 E W qE AM 6 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 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 E F F 如何增加或减小电势能 重力势能的变化 势能减少 势能增加 G G 沿着力的方向运动 势能减少逆着力的方向运动 势能增加 同减反增 讨论 下列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 若在电场中移动的是负电荷呢 静止 静止 1 电荷由静止释放 将如何运动 2 能否从能量的角度解释动能的增加
3、由于电荷间具有相互作用力 所以电荷在力的作用下便会有运动的趋势 这种趋势就是一种隐藏的能 叫电势能 知识探究 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 静电力对电荷做正功 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 二 电势能 3 电势能具有相对性 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 通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零 例1 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 静电力做功为多少 电势能如何变化
4、若规定EPB 0 则EPA 若规定EPA 0 则EPB 电势能减少 答案 EPA qELCOS 2 若取B点的电势能为零 则A点的电势能为多少 1 若在AB两点间分别移动正 负电荷 请比较电荷电势能的变化 3 点电荷的电量为2q 3q 4 分析EPA q一定吗 EPA q ELCOS 5 点电荷的电量为 q 2q 3q 则A点的电势能为多少 则A点的电势能为多少 电势能与电量的比值为多少 知识探究 电荷在电场中某一点的电势能EP与它的电荷量q的比值 1V 1J C 1 定义 2 公式 3 单位 伏特 V 计算时要代入正负号 三 电势与电势差 4 电势差 电场中两点电势的差值 UAB A B U
5、BA 5 电势和电场强度的区别和联系 特别提醒 当涉及 Ep q三者关系的问题时 一定要考虑三者的正负号问题 6 电势和电势能的区别和联系 7 电势与电势差的区别和联系 7 电势与电势差的区别和联系 例2 试探电荷q1放在电场中的A点 电势能为EP 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 若现在不取无限远处电势能为零 A点的电势还是吗 说明 电场中的电势由电场自身和零电势的选取决定 与放入该点的电荷无关 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
6、 5J 求A点的电势 解 场外一点P的电势为 提示 计算电势首先要规定零电势处 且电势可以为负 例4 将带电荷量为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 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 B点和C点的电势分别为多少 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 3 电
7、场线指向电势降低的方向 沿着电场线方向 电势将怎样变化 例5 把q1 4 10 9c的试探电荷放在电场中的A点 具有6 10 8J的电势能 求A点的电势 若把q2 2 10 10c的试探电荷放在电场中的A点 电荷所具有的电势能是多少 若把q3 2 10 12c的试探电荷放在电场中的A点 电荷所具有的电势能又是多少 答案 EPA1 2 10 10 15 3 10 9 J EPA2 2 10 12 15 3 10 11 J 电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面 等势面的性质 1 沿着等势面移动电荷时 电场力所作的功为零 2 在任何静电场中电场线与等势面是互相垂直的 3 等势面越密 即间距越小 的
8、区域 场强越大 四 等势面 约定 为了使等势面能够反映电场的强弱 通常使相邻等势面之间的电势差相等 这样的等势面叫做等差等势面 几种常见的等势面 等量异种点电荷的电场线和等势面 等量同种点电荷的电场线和等势面 正点电荷的电场线和等势面 孤立带电体的电场线和等势面 2 电势能 a 从做功的角度来看 b 从电荷的移动方向上来看 顺着电场线移动 负电荷 电势能增加 正电荷 电势能减少 电场力做正功 电势能减少 电场力做负功 电势能增加 电场力做正功 电场力做负功 顺着电场线移动 WAB EP EPA EPB 1 电场力做功只与初 末两点在电场线上的距离有关 课堂小结 a 零电势点的选择可以是任意的
9、b 电势的高低是相对的 两点之间的电势差是一定的 与零电势点的选取无关 c 电势的正负表示与零电势点的电势相比是高还是低 d 沿电场线的方向 电势越来越低 3 电势与电势差 沿着等势面移动电荷时 电场力所作的功为零 在任何静电场中电场线与等势面是互相垂直的 等势面越密 即间距越小 的区域 场强越大 4 等势面 1 判断题 并简要说明理由 电荷沿电场线方向移动时 其电势能一定减小 检验电荷在电场中某点所受的电场力很大时 它在该点具有的电势能也一定大 把两个异号电荷靠近时 电荷电势能增大 电荷在电场中移动时 若电场力对电荷做正功 电荷的电势能一定减小 巩固练习 2 图为电场中的一条电场线 A B为
10、这条电场线上的两点 则 A B点的场强一定比A点的小B B点的电势一定比A点的低C 将电荷从A点移到B点 电荷的电势能一定减小D A点的正电荷在只受电场力作用下一定沿电场线运动到B点 B 3 下列说法正确的是 A 在等势面上移动电荷 电场力总是不做功B 电荷从A点移到B点 电场力做功为零 则电荷一定是沿等势面移动的C 在同一个等势面上的各点 场强的大小必然是相等的D 电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面 AD 4 在电场线上有A B C三点 设C点接地 将1C的正电荷由C移到A点 电场力做功为5J 再将该电荷由A移到B 电场力做功为 8J 求 分别是多大 B A 5 如图所示 在同一条电场线上有A B C三点 将q 6 10 6c的点电荷由A点移动到B点 电场力做什么功 做多少功 电势能变化了多少 在将该电荷由B点移到C点 电场力做什么功 做多少功 电势能变化了多少
