电势能和电势-精品课件_建筑土木_工程科技_专业资料.ppt

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电势能EP
Ep由物体和地面间的相对位置 EP由电荷在电场中相对位置
决定与零势能面选取有关
决定,与场力做功，电势能改变
重力做正功，重力势能就减少 电场力做正功，电势能就减少 重力做负功，重力势能就增加 电场力做负功，电势能就增加
2.可以证明:在非匀强电场中也适用,即: 静电力做功与电荷运动路径无关,只与电荷的 始末位置有关.
移动物体时重力做功与运动路径无关,同一物 体在地面附近的同一位置具有确定的重力势能.
3
二、电势能
1、电势能:电荷在电场中受到电场力而具有的与 位置有关的势能叫做电势能。符号：Ep
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电场力做功与电势能有什么关系? 回顾一下:重力做功与重力势能有何关系?
12
练一练:
4、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A
点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，
那么 (
)
A．电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能
B．电荷在B处将具有5×10－6J 的动能
C．电荷的电势能减少了5×10－6J
D．电荷的动能增加了5×10－6J
A
B
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练一练:
5、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点
b
A.电子的电势能始终增多
B.电子的电势能始终减少 +
O
+
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
-a
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练一练:
7.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

O 点向外逐渐减小 O 点向外先变大后变小
关于 O 点对称
A 与 A′、B 与 B′、C 与 C′
位置电场强度
等大同向
等大反向
等量点电荷的连线及中垂线上电势变化的规律
(1)等量正点电荷(如图甲)：连线上中点O的电势最低，在 中垂线上O点的电势却最高，从中点沿中垂线向两侧，电 势逐渐降低，连线上A、A′和中垂线上B、B′对称等势。 (2)等量负点电荷：连线上中点的电势最高，中垂线上该 点的电势最低。从中点沿中垂线向两侧，电势逐渐升高， 连线上和中垂线上关于中点的对称点等势。
常见的几种等势面
正点电荷
等量异种电荷 等量同种电荷
匀强电场
不规则带电物
等量点电荷的连线及中垂线上电场强度变化的规律
比较项目
等量异种点电荷
等量同种点电荷
电场线分布图
连线上
O 点最小，但不为零 O 点最小，且为零
场强大小 沿连线先变小后变大 沿连线先变小后变大
中垂线上
O 点最大
O 点最小，且为零
场强大小
14.如图所示，虚线A、B、C为某电场中的三条等势面，
相邻等势面之间的电势差相等，实线为带正电粒子在电 场中运动时的轨迹，P、Q为轨迹与等势线A、C的交点， 带电粒子只受电场力的作用，则下列说法正确的是( ) A.三个等势面中，c的电势最高 B.粒子在P点的动能大于在Q点的动能 C.粒子在P点电势能小于在Q点的电势能 D.粒子在P点的加速度小于在Q点的加速度
13.如图所示，实线为不知方向的三条电场线，从电场中M 点以相同速度垂直于电场线方向飞出a、b两个带电粒子， 仅在电场力作用下的运动轨迹如图中虚线所示，则( ) A.a一定带正电，b一定带负电 B.a的速度将减小，b的速度将增加 C.a的加速度将减小，b的加速度将增大 D.a的动能增加，b的电势能减小

重力做功特点 定义重力势能Ep=mgh
重力做的功等于重力势能的减少量。 WG=－∆Ep
重力做功特点：与路径无关.
物体在重力场中由于在某个位置具有能量----重力势能。
匀强电场中电场力做功也与路径无关
类比：电荷在静电场中由于位置而也会具有能量---- 电势能
重力做功引起相应重力势能的变化 电场力做功也会引起相应势能的变化
3.电势能是相对的，具体数值与零势能面的选取有关；
通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定 多远算“无限远” 呢？ 为0，或把电荷在大地表面的电势能规定为0。
4.电势能为电荷和对它作用的电场组成的系统共有。 我们说某个电荷的电势能，只是一种简略的说法。
5.电势能是标量。
Qq
6.电势能的大小：
如图，若A→B电场力所做功为WAB
动能
从做功角度研究能量是我们常用的思路，静电力做功有什 么特点呢？
重力——重力做功与路径无关 滑动摩擦力——滑动摩擦力做功与路径有关
问题：静电力对电荷做功与电荷的移动路径是否有关系？
一、静电力做功的特点
如图所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中， 沿直线从A移动到B. (1)静电力做的功为多少？ (2)若q沿折线AMB从A点移动到B点，静电力做的功为多少？ (3)若q沿任意曲线从A点移动到B点，静电力做的功为多少？ (4)由此可得出什么结论？
WAB＝－ΔEp
(3)如果规定B点为零势能位置，若电荷从A移动至B静电力对电荷做功为
WAB，则电荷在A点电势能是多少？你能得出什么结论？ 由WAB＝EpA－EpB＝EpA－0得：EpA＝WAB. 结论：电荷在某点的电势能，等于把它从该点移动到零势能位置时静电
力所做的功.
电场强度为E=3000N/C，AB的连线

图1
解析 将负电荷从A点移到B点，静电力做负功，电势能增大. EpA＝qφA＝－5×10－9×15 J＝－7.5×10－8 J EpB＝qφB＝－5×10－9×10 J＝－5×10－8 J WAB＝EpA－EpB＝－2.5×10－8 J.
重点探究
一、静电力做功的特点 电势能
导学探究 1.如图2所示，试探电荷q在电场强度为E的匀强
针对训练 (多选)如图4所示，在正点电荷的电场中的一条电场线上依次有 A、B、C三点，分别把带电荷量为＋q和－q的点电荷依次放在这三点上， 关于它们所具有的电势能，下列说法中正确的是
√A.放上带电荷量为＋q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpA＞EpB＞EpC
B.放上带电荷量为＋q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpA＜EpB＜EpC C.放上带电荷量为－q的点电荷时，它们的电势能大小关系为EpA＞EpB＞EpC
即学即用
1.判断下列说法的正误.
(1)只 有 在 带 电 体 只 受 静 电 力 作 用 的 条 件 下 ， 静 场线方向移动时，静电力做负功，电势能增加.( √ )
(3)某电场中，带电物体在A点具有的电势能EpA＝5 J，在B点具有的电势
√B.电势φ ＞φ ，场强E ＜E 原因是 ___________________________。
A B A B 三、天然放射现象、原子核的组成
(2) 箱子底部受到水的压强p2=ρgh2=1×103kg／m3×9. 8 N／kg×0.5 m＝4900 Pa， （组织学生讨论）说明：水对底部有压强。
√A.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能减少
B.若把一正点电荷从M点沿直线移到N点，则该电荷克服静电力做功，电势能增加 C.若把一负点电荷从M点沿直线移到N点，则静电力对该电荷做正功，电势能减少

利用“功”求电势能：（方法一）带正负号计算
EPA=WA-0=－W0-A （1）电势能具有相对性，与零势能参考面的选择有关：
通常：1）点电荷电场，以无穷远为零势能参考面。 2）大地或电场中的接地点 3）人为规定的点或面
（2）电势能是有正负的标量，代表电势能的大小； 1J>0>-1J
（3）电势能属于电荷与电场组成的系统（系统性）， 常说成电荷的电势能
2
研究电势能的方法
利用电场力做功来研究
求功的方法 功的公式 W=FLcosα 使用条件 恒力做功
方法：研究匀强电场中电场力对点电荷做功
.
3
探究：匀强电场中，静电力对点电荷做功的特点
匀强电场场强为E，点电荷质量m，电量q.从A点到
B点沿路径①的移动中，电场力做功__E_q__d__。 沿路径②的移动中，电场力做功__E__q_d__. 沿路径③的移动中，电场力做功___E_q_d___.
（2）电荷6×10-6C从A移到B，电场力做多少功？
该电荷在A点的电势能多大？
（3）电荷1×10-6C在A点电势能多大？
零，则
（1）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
（的2）E电P如A势=果能规-分3定×注别B1意为0点-5多的：J少电W？势AWC能=A为WC=零AE-BPW，+C=CW则A-B1该.C2电×荷10在-5AJ点和C点
利（用3）“如功果”规求定电C势点能的：电（势方能法为一零），带则正该负电号荷计在算A点和B点
(2)关系式: WA-B=EpA-EpB=-ΔEpAB 电场力做正功，电势能减少；做负功，电势能增加；
|W电场力|=|△Ep|

d
+q
AL
E
将+q由A移
做功的过程是一个到 场B力的对过电程荷电做
能那B量 么转 电化 场的 力过 做程 功， El cos
为什么能呢？
将-q由A移到B的过程，电场
力对电荷做功为：
W电＝ qEd qEl cos
电二荷、在电电场势中能具有的与电荷位置有关的
三. 电势 电势：描述电场的能的性质的物理量。
那么怎样去衡量电场的能的性质、怎样去定义“电势”呢？
如图所示，设想把一试探电荷+q 放在电场中
某处A或B。它们在电场力F的作用下均移至无
限远处。则有：WA>WB
EpA-0>EpB-0
·B
EpA EpB
·A
q
q
E
同理可知：若试探电荷为-q，也有：
p
A
就化变多化少。多少。WG EP1 EP2 EP
5重、力W电势势AB能能是是相相E对P对A的的，，E与与P零B零电势势能能面面E有有P 关关
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
6、重电力势势能能是是电物荷体和和电地场球所所共共有有的的，，具有系统 性 具有系统性
2.与电势能的情况相似,应先确定电场 中某点的电势为零.(通常取离场源电 荷无限远处或大地的电势为零.)
例3. 将一电量为 q 2106 c 的点电 荷从电场外一点P移至电场中某点A, 电 场力做 功4105 J ,求A点的电势.
设场外一点P的电势为 p 0
解: 从P A,电场力做的功 W E PA
能，叫电势能。

E PA
4 10 5
A

V 20V
6
q
2 10
课堂训练
1.如图所示，点电荷+2Q、-Q分别置于M、N两点，O点为MN
连线的中点，点a、b在MN连线上，点c、d在MN中垂线上，
它们均关于O点对称。下列说法正确的是（ ）
A. 电子在c、d两点的加速度相同
B. a、b两点的电势相同
电势能增减的判断方法
(1)做功判断法
无论正、负电荷，只要电场力做正功，电荷的电势能一定减小；只要
电场力做负功，电荷的电势能一定增大。
(2)电场线判断法
正电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐减小；逆着电场线的方
向移动时，电势能逐渐增大。
负电荷顺着电场线的方向移动时，电势能逐渐增大；逆着电场线的方
向移动时，电势能逐渐减小。
C. 电子在c点的电势能大于d点的电势能
D. 将电子沿直线从a移到b，电子的电势能一直增大
课堂训练
解析：A．根据电场线分布的对称性可知，c、d两点的电场强度
大小相等，方向不同，则电场强度不同，由牛顿第二定律
可知，电子在c、d两点的加速度大小相等，方向不同，A不符合
题意；
B．MN间的电场线方向由M→N，根据沿电场线方向电势逐渐降
取O点的电势能为零, 则:
EPA = q E L COSθ
E PA
ELCOS θ
q
新知探究
知识点 3 电势
(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比，叫电场在
这一点的电势。用符号φ表示。
(2)公式:φ＝ /q.
新知探究
知识点 3 电势
(3)单位:在国际单位制中，电势的单位是伏特，符号是V,且有1 V=1