1.4电势能
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1.4电势能和电势差【教学过程】1.静电力,电场强度概念,指出前面我们从力的性质研究电场,从本节起将从能量的角度研究电场。
2.复习功和能量的关系:如图所示从静电场中静电力做功使试探电荷获得动能是什么转化为试探电荷的动能?一、静电力做功的特点让试探电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点,我们来计算这几种情况下静电力对电荷所做的功。
(1)直线W=F|A B|cosθ=qE|A M| (2)折线W=F|A M|=qE|A M|(3)曲线W=W1+W2+W3+……其中F=qE分析三种情况下的做功的数据结果,从中找到共同点和不同点,归纳得出相关的物理知识。
结论:静电力做的功只与电荷的起始位置和终点位置有关,与电荷经过的路径无关。
拓展:该特点对于非匀强电场中也是成立的。
二、电势能1.电势能:由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关,电荷在电场中也具有势能,这种势能我们叫做电势能。
电势能用E p表示(是电荷郁所在的电场所共有的)单位焦耳j2.讨论:静电力做功与电势能变化的关系通过知识的类比,静电力做的功等于电势能的变化。
功是能量变化的量度。
电场力做多少功,电势能就变化多少,在只受电场力作用下,电势能与动能相互转化,而他们总量保持不变。
W AB==E pA-E PB【思考讨论】对不同的电荷从A运动到B的过程中,电势能的变化情况:正电荷从A运动到B做正功,即有W AB>0,则E pA>E pB,电势能减少。
●正电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐减少。
负电荷从A运动到B做正功,即有W AB<0,则E pA>E pB,电势能增加。
●负电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐增加。
3.求电荷在某点处具有的电势能问题,请分析求出A点的电势能为多少?:如何求出A点的重力势能呢?进而联系到电势能的求法。
则 E pA=W AB(以B为电势能零点)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撕所做的功。
11.4电势能和电势要点提示1、电场力做功的特点:(1)静电力的功 (与重力做功类比)W=F · S=qES ,S 应是沿电场线方向的位移,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。
如果有电场力与位移之间有夹角的话则做功为:W=θcos qEl 2、电势能E(1)概念:由电荷及电荷在电场中的相对位置决定的能量,叫电荷的电势能。
(2)电势能具有相对性,与零参考点的选取有关(通常选地面或∞远为电势能零点) 特别指出:电势能实际应用不大,常实际应用的是电势能的变化。
电荷在电场中某点的电势能=把电荷从此点移到电势能零处电场力所做的功。
EN3、电势ϕ(是指某点的....)描述电场能性质的物理量。
必须先选一个零势点,(具有相对性)相对零势点而言,常选无穷远或大地作为零电势。
正点电荷产生的电场中各点的电势为正,负点电荷产生的电场中各点的电势为负。
(1)定义:某点相对零电势的电势差叫做该点的电势,是标量.(2)在数值上=单位正电荷由该点移到零电势点时电场力所做的功.特点:(1) 标量:有正负,无方向,只表示相对零势点比较的结果。
(2) 电场中某点的电势由电场本身因素决定,与检验电荷无关。
与零势点的选取有关。
(3) 沿电场线方向电势降低,逆电场线方向电势增加(但场强不一定减小)。
沿E 方向电势降得最快。
(4) 当存在几个场源时,某处合电场的电势等于各个场源在此处产生电势代数和的叠加。
电势高低的判断方法:(1)根据电场线的方向判断 ;沿着电场线电势逐渐降低且电势降低的最快。
(2)电场力做功判断;电场力对正电荷做正功,电势能减小,即电势降低。
电场力对负电荷做正功,电势能增加。
(3)电势能变化判断。
要点评:类似于重力场中的高度.某点相对参考面的高度差为该点的高度.注意:(1) 高度是相对的.与参考面的选取有关,而高度差是绝对的与参考面的选取无关.同样电势是相对的与零电势的选取有关,而电势差是绝对的,与零电势的选取无关.(2) 一般选取无限远处或大地的电势为零.当零电势选定以后,电场中各点的电势为定值.(3) 电场中A 、B 两点的电势差等于A 、B 的电势之差,即B A AB U ϕϕ-=,沿电场线方向电势降低.4、等势面:电场中电势相等的点构成的面(1)在同一等势面上的任意两点间移动电荷电场力不做功,等势面一定与电场线垂直。
第四节“电势、电势差、电势能”规律总结1、电场力做功与重力做功的类比记忆W=FS=qES. S应是沿电场线方向的位移,电场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•(1)即电场力做功与路径无关,与初末位置沿电场线方向的距离有关。
(2)电场力做正功,电势能减少(3)电场力做负功,电势能增加重力做功问题(1)重力做功与路径无关(2)重力做正功,重力势能减少(3)重力做负功,重力势能增加技巧:看到电场力,马上换成重力;看到电场力做正功,马上换成重力做正功(如物体从高处下降到低处),则势能减少;看到电场力做负功,马上换成重力做负功(如物体从低处上升到高处),则势能增加;2、电势差⑴ 也叫做电压,采用比值定义法:U AB=W/q,⑵ 意义:表示将单位正电荷从 A点移动到B点时电场力所做的功。
⑶单位:伏特(V)如果电场力把电荷量为 1C的电荷从A点移动到B点时所做的功为1J,则A B两点间的电势差就是1V 3、电势(1)电势定义:0 =Ep/q。
在电场中,任意两点之间的电势差是完全确定的,为定值,但某点的电势则与选取的电势参考点有关,如果在电场中任意选定一个点做个参考点,规定这个点的电势为零,即该点为电势零点,就可以定义电场中其他点的电势⑵ 电势是标量,单位:伏特,简称伏,用V表示,1V=1J/ Co⑶ 在离场源无穷远处电势为0:正电荷电场中,处处电势为正。
负电荷电场中,处处电势为负。
⑷ 沿电场线方向,电势逐渐降低。
4、电势能(1)电荷在电场中具有的势能。
和重力势能一样要确定零势能位置,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的电势能规定为零。
比零电势能高的电势能为正,比零电势能低的电势能为负。
(2)电势能用Ep表示,单位:焦耳(J)(3)电势能与静电力做功的关系W=E PA—E PB,静电力做正功电势能减少,静电力做负功电势能增加。
(4)正电荷在高势处电势能高,低电势处电势能低:(5)负电荷在高势处电势能低,低电势处电势能高:(6)电势能计算公式:E p=q©。