电势能和电势教学课件.ppt

1.4电势能和电势,第一章：静电场,问题:,1.一个点电荷q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，点电荷的动能增加。,2.从能量的角度解释动能的增加(既什么能转化为动能的呢)?,一、静电力做功有什么特点?,W=F|AB|cos,=qE|AM|,1.将电荷q从A沿直线移至B:,2.将电荷q从A沿折线移至B:,对AM:,W1=qE|AM|,对MB:,W2=0,对全程:,W=W1+W2=qE|AM|,3.将电荷q从A沿曲线移至B:,W=W1+W2+W3+=qE|AM|,W1=qEx1,W2=qEx2,W3=qEx3,x1+x2+x3+=?,X1,x2,4.将电荷q从A沿其它曲线移至B，静电力做功？,5.如果移动负电荷，14结论又如何？,把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？,B,M,A,F,q,+,甲,乙,丙,W甲=F|AB|cos=qE|AM|,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|,6.静电力做功有什么特点？,在匀强电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷经过的路径无关,与电荷的起始位置和终止位置有关。,与初、末两点在电场线上的距离有关。,7.这个结论适合于其它电场吗？,对于非匀强电场也适用。,二、回顾重力做功的特点是什么?,A,B,C,1.在这三种情况下,重力做功关系？,2.WG=mgh,重力做功与路径无关,由初末位置的高度差来决定。,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？,？,三、电势能:,1、电势能是电荷在电场中具有与其位置有关的能量.,讨论:下列电荷在电场中移动时,静电力做什么功?,电荷的电势能如何变化?,若在电场中移动的是负电荷呢?,.正电荷从A点移到B点时,静电力做正功,电荷的电势能减少.,.正电荷从A点移到B点时,静电力做负功,电荷的电势能增加.,2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大.静电力做的功等于电势能的减少量.WF=EP1-EP2=-EP,例1.如图,在场强E=103N/C的匀强电场中,点电荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,电场力做功为多少?电势能如何变化?,(2)电势能减少103J,析:(1)WAB=qEL=103J,电荷在B点具有的电势能多大？,设A点的电势能EPA=0,WAB=EPAEPB=103J,EPB=EPAEPB=0103J=103J,电势能是相对的，与零电势能面有关。,电势能:,1、电势能是电荷在电场中具有与其位置有关的能量。,2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大静电力做的功等于电势能的减少量。WF=EP1-EP2=-EP,3、电势能具有相对性,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时所做的功WAB=EPAEP0EPA=WAB(通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零)电势能是标量,EPA=qELCOS,2.若取B点的电势能为零,则A点的电势能为多少?,1.若在AB两点间分别移动正、负电荷，请比较电荷电势能的变化?,3.点电荷的电量为2q、3q、则A点的电势能为多少?,4.分析EPA/q一定吗？,EPA/q=ELCOS,5.点电荷的电量为-q、-2q、-3q、则A点的电势能为多少?,电势能与电量的比值为多少?,思考与讨论:,四、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。,1V=1J/C,2.公式:,3.单位:伏特(V),(计算时要代入正负号),电场中在某一点的电势能EP与它的电荷量q的比值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。,反映电场能的性质,例2.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).,若现在不取无限远处电势能为零,A点的电势还是E/q1吗?,E/q1,E/q1,？,1、电势具有相对性,确定电势,应先规定电场中某处的电势为零.(通常规定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=2x10-6C的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A,电场力做功4x10-5J,求A点的电势。,解:,点评:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负.,2、电势是标量,有正负,数值取决于零电势的选取.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.),场外一点P的电势为,沿着电场线方向,电势将怎样变化?,若以无穷远处电势为零,正点电荷周围各处的电势的特点:,都为正，越靠近正电荷电势越高。,负点电荷周围各处的电势的特点:,都为负，越靠近负电荷电势越低。,3、小结：沿电场线方向电势降低.,电场中两点电势高低的判断方法:,（1）根据电场力做功来判断,（3）根据电场线方向来判断,（2）根据电荷电势能的变化来判断,在两点间移动正电荷，电场力做正功电势降；做负功电势升,在两点间移动负电荷，电场力做正功电势升；做负功电势降,电场线的方向就是电势降低最快的方向,在两点间移动正电荷，电势能增加电势升；电势能减小电势降,在两点间移动负电荷，电势能增加电势降；电势能减小电势升,1.等势面:电场中电势相同的各点构成的面叫等势面。,且规定电场中任意两相邻等势面之间的电势差相等。,五、等势面,2.等势面的特点:,在同一等势面上移动电荷时电场力不做功。,等势面处处一定与电场线垂直,电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面。,不同等势面在空间不相交。,电场线密集的地方,电势差相同的等势面也密集。,A,B,C,几种典型电场的等势面:,匀强电场：等势面是垂直于电场线的一族平面。,平行板电容器电场的等势面,E电场线,等势面,0,-1V,-2V,-3V,-4V,-5V,E,点电荷电场中的等势面,点电荷的等势面,A,B,B,注意:点电荷电场的等势面是以点电荷为球心的一簇球面,而且越往外相邻两个等差等势面间的距离越大。,取远处电势为零.=0,0,等量异、同种点电荷电场中的等势面,等量异种点电荷的连线上，从正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线若沿中垂线移动电荷至无穷远电场力不做功，因此若取无穷远处电势为零，则中垂线上各点的电势也为零。,两点电荷连线的中垂面为一个等势面,中点：E0，=0,等量正点电荷连线的中点电势最低，中垂线上该点的电势却为最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来越低，连线上和中垂线上关于中点的对称点等势。,中点：E=0，0,带电导体周围电场的等势面,观察特点：带电导体周围电场的等势面,1、电荷分布在导体表面.,2.电场线垂直导体表面,例4在电场中任意取一条电场线，电场线上的a、b两点相距为d，则：（）,A.a点的场强一定大于b点的场强,全面分析问题(六种常见电场),B.a点的电势一定高于b点的电势,C.a、b两点间的电势差一定等于Ed(E为a点场强),沿着电场线方向电势越来越低,只有匀强电场该结论才成立,D.a、b两点间的电势差等于单位正电荷由a点沿任意路径移到b点的过程中电场力