《电势能和电势》PPT课件.ppt

1.4电势能和电势,引：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,静电力做功与路径无关,由初末位置来决定.,做功的过程是一个能量转化的过程。,重力做功的过程是重力势能转化为动能的过程.,那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？,与重力做功情况相似。,B,M,A,F,q,W甲= F|AB|cos=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|,结论：静电力做功与路径无关,由初末位置来决定. 此结论虽由匀强电场得出也适用于非匀强电电场,电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？,、定义：由于移动电荷电场力做功与路径无关，电荷在电场中具有的与位置有关的势能叫做电势能。,（Ep） 标量,电场力做正功，电势能减少,电场力做负功，电势能增加,4、电场力做的功等于电势能的减少量,2、相对性：一般把大地或无穷远电势能规定为零,3、电势能有正负，却是标量，正负表示该点的电势能比 零电势能高低。正负可以表示大小。,5、电荷在电场中某一点A具有的电势能EP等于将该点电荷由A点移到零势能点电场力所做的功W的。即EP=W,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,、下列说法中正确的是（ ） A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大 B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大 C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小 D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。,ABC,、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5106J的功，那么 ( ) A电荷在B处时将具有5106J 的电势能 B电荷在B处将具有5106J 的动能 C电荷的电势能减少了5106J D电荷的动能增加了5106J,CD,、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,该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。,设EP0 =0,该比值称为A点的电势,零势能参考点,1、定义：,（标量）,2、相对性：一般选取无穷远或大地电势为零。,1J/C=1V,4、沿电场线 (场强)方向电势逐渐降低,正电荷的电场中电势为正 负电荷的电场中电势为负,A B,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。电势的正负可表示大小。,注意：（1）用比值法定义，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，与试探电荷无关 （2）用该公式求解时每个量必须带入“+ -”,6、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,BCD,例.试探电荷q1放在电场中的A点,电势能为E(规定无限远处电势能为零),A点的电势为_,若把试探电荷q1换成试探电荷q2放在电场中的A点,A点的电势为_ (仍规定无限远处电势能为零).,7、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”）。,N,b,a,小于,大于,-,10、如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是（ ） A、电势A B 场强EAEB B、电势A B 场强EAEpB,BC,+,2、几种常见的等势面,1、定义：,电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面。,（2）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功,（1）电场线（或E）垂直于等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面,（4）同一电场中等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏,（3）不同等势面在空间不相交、不相切。,3、等势面的特点：,（5）沿电场方向电势降低最快,（6）匀强电场中电势均匀变化。,类比地理等高线,点电荷的等势面,等势面以点电荷为球心的一簇球面，越向外越稀疏。,等量异种点电荷的等势面,是两簇对称曲面，两点电荷连线的中垂面是一个等势面（电势为零），从正电荷到负电荷的连线上电势逐渐降低。,等量同种点电荷的等势面,等势面是两簇对称曲面，两电荷的连线上中点电势最低；中垂线上中点电势最高，向两侧电势逐渐降低，以中点对称的两点电势相等。,11、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,12、如图，虚线a、b、c势某静电场中的三个等势面，它们的电势a最大，c最少，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线KLMN所示，由图可知（ ）,粒子从K到L的过程中， 电场力做负功 粒子从L到M的过程中， 电场力做负功 粒子从K到L的过程中， 电势能增加 粒子从L到N的过程中， 动能减少,AC,15、甲是等量异号电荷的电场线分布图，乙是等量同号点电荷的电场线分布图。AOB是两点电荷的连线的垂直平分线，O是连线中点。,（1）在甲图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？ （2）在乙图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？,方法一: 根据电场力做功的正负判断：,如何比较电荷电势能的大小呢？,方法二: 直接根据公式 判断,电场力做正功，电势能减少； 电场力做负功，电势能增加。,方法三: 根据电场线来判断,注意：在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。 在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。,5、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,12、孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示，其电势分别为1、2、3，A、B、C是某电场线与这簇等势面的交点，且ab=ac.现将一负电荷由a移到b，电场力做正功W1；再由b移至C，电场力做正功W2,则（ ） A.W1=W2，123 B.W1=W2，123 C.W1W2，123 D.W1W2，1