1.4 电势能和电势PPT课件

A.W1 W2，1 2 B.W1 W2，1 2 C.W1 W2，1 2 D.W1 W2，1 2
a c
b d
1 2 3
3.如图所示，细线一端系着一个带电量为+q、 质量为m的小球，另一端固定于O点，加一匀强
电场后可使小球静止于图示位置，此时悬线与
竖直方向夹角为θ。要使电场的场强最小，该
点移动到B点,静电力做什么功?做多少功?电
势能变化了多少?在将该电荷由B点移到C点,
静电力做什么功?做多少功?电势能变化了多
少?
A
C
B
A 5V
C 2V
B 0
等势面
地理上，等高线表示地势的高低。 在电场中常用等势面来表示电势的高低。 电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
等势面
等势面的特点：
4 电势能和电势
复习回顾 功是能量转化的量度
1、功的计算： W F L cos
2、重力做功有什么特点？ (1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定.
(2)WG与重力势能的关系.
WG EP1 EP2 EP
(3)重力势能是相对的,有零势能面.(人为选定) 重力势能具、体电被荷举在高电具有场重中力具势有能电。势能。
2、重静力电对力物对体电做荷正做功正，功物，体电的荷重的力电势势 能能减减小小
3、重静力电对力物对体电做荷负做功负，功物，体电的荷重的力电势 能增势大能增大
4重、力静做电多力少做多功少，功物，体电重荷力电势势能能就变 就化变多化少。多少。WG EP1 EP2 EP
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 2106c 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.
解: 设场外一点P的电势为 p 0
从P A,电场力做的功 W E PA
1、等势面一定跟电场线垂直，在同一等 势面上的任意两点间移动电荷，电场力不 做功；
2、电场线总是从电势高的等势面指向电 势低的等势面，任意两个等势面都不会相 交；
3、等差等势面越密的地方电场强度越大
等势面
几种典型电场的等势面：
1、点电荷电场中的等势面： 以点电荷为球心的一簇球 面
等势面
2、等量异种点电荷 电场中的等势面： 两簇对称曲面
A、粒子从K到L的过程中，静电力做负功
B、粒子从L到M的过程中，静电力做负功 C、粒子从K到L的过程中，电势能增加 D、粒子从L到M的过程中，动能减少
c
b a MN
L
K
等势面
2.如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四 点，若将一个正电荷由c经a移动到d静电力做正功
W1，若由c经b移动到d静电力做正功W2，则： D
⑴电场方向由A→B还是B→A？
⑵电荷在哪点时电势能大？大多少？
A
B
电场的力的性质我们必须用场强E来描述，那 么电场的能的性质我们又应该用什么物理量来描述 呢？能否用“电势能”呢？
电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它 只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探 电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量q 有关的（因q越大，其所受静电力就越大，具有的 做功本领大，电势能也就大），故不能用“电势能” 来描述电场的能的性质，我们引入一个新的物理 量——“电势”来表示它。
q受力吗？多
大？
正电荷q在电场
强度为E的匀强
电场中由A运动
A
M
到M电场力做功 吗？做了多少
qF
E
功？
W=qE·｜AM｜
求试探电荷＋q沿直线AB移动到B时电 场力做的功：
B
E
+q
A
F
M
W F cos • AB qE • AM
B
E
+q
A
M
W qE • AM
结论： 在匀强电场中移动电荷时，静电力做 的功与电荷的起始位置和终止位置有 关，但与电荷经过的路径无关。
2.电势的固有性：电场中某点的电势 的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。
3.电势是标量
4.计算时EP,q, 都带正负号。
1.沿着电场线方向, 电势将怎样变化?
1. 电场线指向电势 降低的方向
2.如何确定电场中某点 的电势?
(提示:类比于电势 能的确定.)
1. 电场线指向电势降低 的方向
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
同理可知：若试探电荷为-q，也有： Ep A Ep B
例1．右图中MN为电场中某一条电场线方 向向右，在线上取两点a、b 今将一电荷＋q 从a移到b则（ C ） A.静电力做正功，＋q的电势能增加； B.静电力做负功，＋q的电势能增加； C.静电力做正功，＋q的电势能减少； D.静电力做负功，＋q的电势能减少。
例2：A和B为电场中某条电场线上的点， 如图：将q=4×10-9的正电荷从A点移到B 点需克服静电力做功5 ×10-7J，则
电场场强的方向怎样？大小如何？
垂直悬线斜向上方
O
mg sin
E
q
q
+
qq
也就是说，比值EpA/q的大小与试探 电荷的正负及电量q均无关，只与该点在电场 中的位置有关，故其可衡量电场的性质。
三. 电势
1. 定义: 2. 公式:
电荷在电场中某一点的电势 能与它的电荷量的比值
EP
q
3. 单位: 伏特 符号为V
1 V = 1 J/C
对电势的理解
1.电势的相对性：某点电势的大小是 相对于零点电势而言的。零电势的选 择是任意的，一般选地面和无穷远为 零势能面。
EPA W 4 10 5 J
A
EPA q
4 2
10 10
5 6
V
20V
点评:电势的确定首先要确定零电 势处,且电势可以为负.
3.电势为负数时,负号 表示方向吗?
1. 电场线指向电势降低的方向
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.)
等势面
3、等量同种点电荷电 场中的等势面：
两簇对称曲面
等势面 4、形状不规则的带 电导体附近的电场线 及等势面
5、匀强电场中的等势 面： 垂直于电场线的一簇平 面
等势面
1.如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，
它们的电势分别为 a 、b 和 c ，一带正电粒子射入
电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知：AC
3.电势是标量,只有大小,没有方向 .(负电势表示该处的电势比零电势 处电势低.)
思考
在上面关于电势 能和电势的讨论及插图中 ,我们一直把试探电荷q当 作正电荷处理.请把q当做 负电荷,重复以上讨论.其 结果与上面的结果是否一 致?
练习:如图所示,在同一条电场线上有A. B.C 三点,将 q 6 10 6 c 的点电荷由A
由此可见，静电力做功与重力做功， 电势能与重力势能都很相似，所以 大家在学习电势能过程中应该多联 系重力做功与重力势能的关系帮助 理解电势能。
尽管重力做功与静电力做功很相似，但还是 存在很大差异 —存在两种电荷
正电荷顺着电场线移动， 静电力做正功，电势能减少 负电荷顺着电场线移动， 静电力做负功，电势能增加 正电荷逆着电场线移动， 静电力做负功，电势能增加 负电荷逆着电场线移动， 静电力做正功，电势能减少
(对于非匀强电场也适用)
d
+q
AL
E 做功的过程是一个
将+q由A移
能量转化的过程到 力，对B的电过荷程做静功电
B那 过么 程静 是电 什力 么做 能功 转为的 化：
为什么能W呢电？＝qEd qEl cos
将-q由A移到B的过程，静电
力对电荷做功为：
W电＝ qEd qEl cos
二、电势能
电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能， 叫电势能。 静电力做功与电势能有什么关系？（联 系重力做功与重力势能的关系）
WAB EPA EPB EP
5、重电力势势能能是是相相对对的的，，与与零零电势势能能面面有有关关
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物电体荷和和地球电所场共所有共的，有的， 具有具有系系统统性性 7、电势能是标量