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1、1.4 电势能和电势,从能量的角度认识电场,一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动?,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.,什么能转换为动能的呢?,四种功能关系：重力做功引起重力势能变化弹力做功引起弹性势能变化合外力做功引起动能变化除了重力以外的其他力（非重力）做功引起机械能变化,功是能量转化的量度！,一、静电力做功的特点,正电荷q在电场强度为E的匀强电场中由A运动到M电场力做功吗？做了多少功？,+q,A,M,W=qEAM,F,求试探电荷q沿直线AB移动到B时电场力做的功：,F,M,一、静电力做功的特点,B,M,A,F,q,W甲= F|AB|co
2、s=qE|AM|,把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？,+,甲,乙,丙,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乙= qE|AM|,W丙= qE|AM|,沿任意路径电场力做功:,W任意=qE|AM|,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。,对于非匀强电场也适用,重力做功与路径无关,由初末位置的高度差来决定.,重力做功的过程是重力势能转化动能的过程.,那么电场力做功的过程是什么能转化为电荷的动能呢？,做功的过程是一个能量转化的过程,重力势能：物体在重力场中由于被举高具有的能量,二、电势能,电场力做功与电势能有
3、什么关系？（联系重力做功与重力势能的关系）,电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。,物体由于被举高具有重力势能。,1、电荷在电场中具有电势能。,重力对物体做正功，物体的重力势能减小,2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小,重力对物体做负功，物体的重力势能增大,3、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大,重力做多少功，物体重力势能就变化多少。,4、电场力做多少功，电荷电势能就变化多少。,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,电场力做功为多少?电势能如何变化?,电势能减少,+,电荷在B点具有的电势能多大？,物体在B点具有的重力势
4、能多大？,mg,A,B,设A点的重力势能,WAB = EPAEPB =103J,重力势能为负表示的物理意义是什么？,设物体在重力作用下从运动到B重力做功,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,电场力做功为多少?电势能如何变化?,电荷在B点具有的电势能多大？,+,WAB = EPAEPB =103J,电势能减少,设A点的电势能,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。,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,WAB = EPAEP0,EPA = WAB,WAB = E
5、PAEPB,设B点为零势能点,+,电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.,7、电势能是电荷和电场所共有的，具 有系统性,5、电势能是相对的，与零电势能面有关,6、电势能是标量,重力势能和电势能类比,重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力,电场中，电场力：电荷之间的作用力,有重力就有重力势能Ep= mgh,有电场力就有相应的能，叫电势能EP,Ep由物体和地面间的相对位置决定,EP由电荷间的相对位置决定,W重 = EP1-EP2,W电 = EPA-EPB,尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异,正电荷顺电场线移动， 电场力做正功，电势能减少负电荷顺电场线移动， 电场力做负功，
6、电势能增加正电荷逆电场线移动， 电场力做负功，电势能增加负电荷逆电场线移动， 电场力做正功，电势能减少,存在两种电荷,在同一电场中，同样从A点到B点，移动正电荷与移动负电荷，电荷的电势能的变化是相反的,例2.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。,B,A,B,BA,B,例3：A和B为电场中某条电场线上的点，如图：将正电荷从A点移到B点需克服电场力做功，则 电场方向由AB还是BA？ 该电荷在哪点时
7、电势能大？,电势能小结,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.这种能为电势能,3.电势能具有相对性,5.电场力做正功,电势能减少,电场力做负功,电势能增大,4.电势能是标量,但有正负,2.电势能由电荷和电荷在电场中的相对位置决定,a和b为电场中的两点,如果把q=-2X10-8C的负电荷从a点移动到b点,电场力对该电荷做了4X10-7J的正功,则该电荷的电势能( ) A.增加了4X10-7J B.增加了2X10-7J C.减少了4X10-7J D.减少了8X10-7J,C,如图所示，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
8、迹如图中虚线所示，则该带电粒子在a点的加速度一定 在b点的加速度。带电粒子在a点的电势能一定 在b点的电势能。（填“大于”、“小于”式“等于”）。,E,N,b,a,小于,大于,-,如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面ab上, 有一电子,从静止开始由a运动到b的过程中(a、b相对O对称),下列说法正确的是( ) A.电子的电势能始终增多 B.电子的电势能始终减少 C.电子的电势能先减少后增加 D.电子的电势能先增加后减少,C,如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线表示，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
9、场力作用，根据此图可作出正确判断的是( ) 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,E,a,b,BCD,如图所示，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 在b点的加速度。带电粒子在a点的电势能一定 在b点的电势能。（填“大于”、“小于”式“等于”）。,E,N,b,a,小于,大于,-,一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过
10、程中,能量变化情况为( ) A.动能减小 B.电势能增加 C.动能和电势能之和减少 D.重力势能和电势能之和增加,E,a,b,C,a和b为电场中的两点,如果把q=-2X10-8C的负电荷从a点移动到b点,电场力对该电荷做了4X10-7J的正功,则该电荷的电势能( ) A.增加了4X10-7J B.增加了2X10-7J C.减少了4X10-7J D.减少了8X10-7J,C,1、将带电量为610-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了310-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.210-5J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
11、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？,增加了1.810-5J.,EPC=1.810-5 J,EPC=-1.210-5 J,EPB=310-5 J,EPA= -310-5 J,电场中在某一点的电势能EP与它的电荷量q的比值大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。,反映电场能的性质,三、电势,电荷电场中在某一点的电势能与它的电荷量的比值,1 V = 1 J/C,1. 定义:,2. 公式:,3. 单位: 伏特(V),(计算时要代入正负号),对电势概念的理解,（）电势是表征电场中某点能的性质的物
12、理量，仅与电场中某点性质有关，与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关。,（2）电势的具体值只有在选定了零电势点后才有意义，故电势是相对的。电势零点的选取是任意的，但以方便为原则，如果没有特别规定，一般选无穷远或大地的电势为零,（3）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。,有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是 （ ） A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定 B、由放在该点的电荷的电量多少来决定 C、与放在该点的电荷的正负有关 D、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关,D,把 的试探电荷放在电场
13、中的A 点,具有 的电势能 , 求A点的电势,（1）若把 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?,（2）若把 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?,15V,(1)310-9J,(2)-310-11J,将一电量为 的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A, 电场力做功 ,求A点的电势.,解:,设场外一点P的电势为,思考：,若以无穷远处电势为零,负点电荷周围各处的电势的特点,正点电荷周围各处的电势的特点,都为正，越靠近正电荷电势越高。,都为负，越靠近负电荷电势越低。,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 （ ） A把正电荷从a移到b，电场力做
14、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。,D,a,b,电场中两点电势高低的判断方法,（1）根据电场力做功来判断,（3）根据电场线方向来判断,（2）根据电荷电势能的变化来判断,1.在两点间移动正电荷，电场力做正功电势降；做负功电势升,2.在两点间移动负电荷，电场力做正功电势升；做负功电势降,电场线的方向就是电势降低最快的方向,1.在两点间移动正电荷，电势能增加电势升；电势能减小电势降,2.在两点间移动负电荷
15、，电势能增加电势降；电势能减小电势升,电势与场强没有直接关系,如图所示，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 （ ） A B C D,B,A,B,C,(1)定义,电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面,(2)等势面是为了形象描述电场中各点电势而人为画出的曲面,四、等势面,(3)等势面的特点,1.沿着同一等势面移动电荷时静电力不做功,2.两个电势不同的等势面不能相交,3.电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面,4.等势面一定与电场线垂直，即跟场强方向垂直,5.等差等势面分布越密,场强越大;分布越疏,场强越小,点电荷的电场的等势线,点电荷的电场的等势线,等量异种电荷电场的等势面,等量同种电荷电场的等势面,匀强电场的等势面,带电导体周围的电场和等势面,关于等势面正确的说法是（ ）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,CD,一个点电荷，从静电场中的a点移至b点，其电势能的变化为零，则（ ） Aa、b两点的场强一定相等 B该电荷一定沿等势面移动 C作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的Da、b两点的电势相等,
