电势能与电势差.doc

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1、电势能电势电势差()1.电势能(1)电场力做功特点:电场力做功与路径无关,只与初、末位置有关计算方法aWqEd,只适用于匀强电场,其中d为沿电场方向的距离bWABqUAB,适用于任何电场(2)电势能定义:电荷在电场中具有的势能,数值上等于将电荷从该点移到零势能位置时电场力所做的功电势能属于电荷和电场系统所有.电场力做功与电势能变化的关系(电势能变化的判断依据):电场力做正功电势能减少,做负功增大。电场力做的功等于电势能的减小量,即WABEpAEpBEp.从上式可知功只能决定电势能的变化,不能决定某点的电势能的数值,如要想知道某点的电势能就要首先规定0势能点,通常以无穷远处为0势能点。思考:离场

2、源正电荷越近,检验正电荷的电势能越大,检验负电荷的电势能越小(对)2电势(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,用表示在数值上等于单位正电荷由该点移到零电势时电场力所做的功,电势是标量,只有大小,没有方向,但有正负,正负表示该点电势高于和低于零电势点(不同电荷电势能与电量的比值是相同的,所以,与试探电荷无关)(2)公式:(与该点是否有试探电荷无关,适用时代入正负号)(3)单位:伏特(V)(思考:直线电场线上两点A、B哪一点的电势高?分别以正负电荷以特殊值法讨论,如2C正电荷在两点的电势能(从电场力做功判定)分别是8J和4J,A大于B,2C负电荷在两点的电势能

3、分别是8J和4J,(8J小于4J)则A大于B可知电势与电场线的关系,从而给出电势的判断方法)(4)电势与电场线的关系:沿电场线方向电势降低(电场线指向电势降低最快的方向)(5)零电势位置的规定:电场中某一点的电势的数值与零电势的选择有关,即电势的数值决定于零电势的选择(大地或无穷远默认为零)3等势面(1)定义:电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面(2)熟悉匀强电场、点电荷的电场、等量异种电荷的电场、等量同种点电荷的电场的等势面的分布情况(先粗略观察特点,然后再总结具体特点)。点电荷电场中的等势面,是以电荷为球心的一簇球面;等量同种点电荷电场中的等势面,是两簇对称曲面(连线上,中点电势最低,而

4、在中垂线上,中点电势最高)等量异种点电荷电场中的等势面,是两簇对称曲面;(连线的中垂面上的电势为零)匀强电场中的等势面,是垂直于电场线的一簇平面.(3)等势面的特点等势面一定和电场线垂直等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷时电场力不做功电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面电场线越密的地方,等差等势面越密.处于静电平衡的导体是一个等势体,导体表面是一个等势面;导体表面的电场线与导体表面处处垂直。讨论:(电场强度数值与电势数值有无直接关系?调整到下一节)电场强度数值与电势数值有无直接关系?(举例:静电平衡下的导体是个等势体,但内部场强为0)(1)场强是反映电场力的性质,电势是反映电场能

5、的性质,它们都是由比值定义的物理量,因而它们都是由电场本身确定的,与该点放不放电荷无关 (2)电场强度是矢量,电场确定后,各点的场强大小和方向都惟一地确定了(即各点场强大小有确定的值),电势是标量,是相对量电场确定后,各点电势的数值还可随零电势点的不同而改变电势与电势能的关系(1) 电势是由电场决定,某点的电势与该点是否有电荷无关电势能是由电场和电荷共同决定的(2)它们都是标量、相对量当零势点确定以后,各点电势有确定的值由于存在两种电荷,则在某一点不同种电荷的电势能有的为正值,也有的为负值正电荷在电势为正值的地方电势能为正值,在电势为负值的地方电势能为负值;负电荷在电势为正的地方电势能为负值,

6、在电势为负的地方电势能为正值思考:正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势低的地方电势能大(对)4.电势差在实际问题中,我们主要关心的是电场中两点间的电势差,设A、B两点间的电势分别为A和B,则它们之间的电势差可以表示成:UABAB,或UBABA,显然UABUBA.(进行功与电势差的推导)1.定义:电荷在电场中,由一点A移到另一点B时,电场力做功与移动电荷的电荷量的比值2定义式:UAB.(,适用于任何电场,计算中要代入正负号)3影响因素:电势差UAB由电场本身的性质决定,与移动的电荷q及电场力做的功WAB无关,与零电势点的选取无关. 在确定的电场中,即使不放入电荷,任何两点间的电势差都有确定

7、的值,不能认为与成正比,与q成反比。只是可以利用、q来计算A、B两点电势差。1下列关于电荷在电场中电势能的说法正确的是()A电荷在电场强度大的地方,电势能一定大B电荷在电场强度为零的地方,电势能一定为零C电荷只在电场力的作用下从某点移动到另一点,电荷的电势能一定减少D电荷只在电场力的作用下从某点移动到另一点,电荷的电势能可能增加,也可能减少解析答案D将正点电荷从场强为零的一点移动到场强为零的另一点,电场力做功为零。这句话为什么不对?请举个反例谢谢正确的说法是:将正点电荷从电势为零的一点移动到电势为零的另一点,电场力做功为零。反例:等量同种正点电荷 连线 中点 O 处的场强为零 ,无限远处的场强

8、也为零 ,将另一个正电荷从该点移动到无穷远,电场力做正功。2下列说法正确的是()AA、B两点的电势差等于将正电荷从A点移到B点时电场力所做的功B电势差是一个矢量C由于电场力做功跟移动电荷的路径无关,所以电势差也跟移动电荷的路径无关,只跟这两点的位置有关DA、B两点的电势差是恒定的,不随零电势面的不同而改变,所以UABUBA解析答案C图6223(2012重庆模拟)如图622所示,正点电荷Q产生的电场中,已知A、B间的电势差为U,现将电荷量为q的正点电荷从B移到A,则()A外力克服电场力做功QU,电势能增加qUB外力克服电场力做功qU,电势能增加QUC外力克服电场力做功qU,电势能增加qUD外力克

9、服电场力做功QU,电势能减少QU解析本题考查电场力做功的计算,电场力做功和电势能的变化关系等知识点根据顺着电场线的方向,电势依次降低,可知UBA0,那么正点电荷从B移动到A过程中,电场力做功为WqUBAbc解析根据等量同种正点电荷电场线分布特点直线ab上某处电场强度有极大值,则选项A、B错误;因直线ab上电场强度方向向左,bc上电场强度方向向下,负试探电荷在直线ab上受到的电场力方向向右,从a点移到b点电场力做正功,电势能减少,负试探电荷在bc上受到的电场力方向向上,从b点移到c点电场力做正功,电势能减少,选项C正确;又沿着ab、bc方向电势升高,故选项D错误答案C考点二对电势差概念的理解及应

10、用图627【典例2】 如图627所示,固定于同一条竖直线上的A、B是两个带等量异种电荷的点电荷,电荷量分别为Q和Q,A、B相距为2d.MN是竖直放置的光滑绝缘细杆,另有一个穿过细杆的带电小球p,质量为m、电荷量为q(可视为点电荷,不影响电场的分布)现将小球p从与点电荷A等高的C处由静止开始释放,小球p向下运动到距C点距离为d的O点时,速度为v.已知MN与AB之间的距离为d,静电力常量为k,重力加速度为g.可知()AC、O间的电势差UC OB由等量异种电荷电场分布的特点知UC OUD OC小球p经过O点时的加速度agD小球p经过与点电荷B等高的D点时的速度vDv解析本题考查等量异种电荷电场特点和电场力做功小球由C运动到O过程,只有重力和电场力做功,应用动能定理分析可解,故A选项错误;由等量异种电荷电场特点,可知C、O、D三点电势逐渐降低,UC OUOD,故B选项错误;对小

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