高中物理 1.4《电势能和电势》课件 新人教版选修31.ppt

第四节电势能和电势 第一章静电场 试探电荷静止的放入电场中 将如何运动 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 讨论 什么能转换为动能的呢 将试探正电荷q在电场强度为e的匀强电场中沿几条不同路径从a点移动到b点 静电力对电荷做功分别为多少 w fcos ab qe am q w1 qe am w2 0 所以 全过程做功w w1 w2 qe am 乙 沿曲线anb呢 用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近anb w qe am 由以上的推导我们发现了什么 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 推广 非匀强电场也适用 我们学过了什么物理量做功与路径无关 只与初末位置有关 思考与讨论 地球附近的重力场跟电荷的电场相似 正电荷 q qe 场方向 wg ep1 ep2 ep 1 重力做正功 重力势能减少 重力做负功 即物体克服重力做功 重力势能增加 重力做的功等于重力势能的减少量 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b点移到a点时 静电力做负功 即电荷克服静电力做功 电荷的电势能增加 二 电势能 电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能 1 定义 2 静电力做的功等于电势能的减少量 wab epa epb ep 例1 如图 在场强的匀强电场中 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 w eql 即电势能减少 a b 要想确定电荷q在b点的电势能 该怎么办 提示 类似于重力势能的确定 设a点的电势能 点评 1 确定电势能 首先要确定零电势能处 2 电势能为负表示电荷在该处的电势能小于零电势能处 二 电势能 电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能 1 定义 2 静电力做的功等于电势能的减少量 wab epa epb 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电场力所做的功 通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零 什么是比值定义法 之前学过的什么物理量是通过它定义的 取o点的电势能为零 则 epa qelcos 讨论电势能与电荷的比值 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 2 公式 3 单位 伏特符号为v 1v 1j c 三 电势 1 定义 1 沿着电场线方向 电势将怎样变化 2 如何确定电场中某点的电势 提示 类比于电势能的确定 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 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 例2 将一电量为的点电荷从电场外一点p移至电场中某点a 电场力做功 求a点的电势 解 设场外一点p的电势为 点评 电势的确定首先要确定零电势处 且电势可以为负 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 前面我们曾经用电场线描绘了电场的力的性质的分布图 那么从能量的角度描绘出来的电场分布图又是怎样的呢 正像地理上描绘的地形图与矿产资源分布图不一样 电场的力的分布图与能的分布图肯定也是不一样的 用什么办法可以描绘出电场的能的分布图呢 我们知道 电场中每个点的电势一般是不相同的 但仍然有许多点的电势是相同的 例如点电荷形成的电场中 离场源距离相等的各点电势都是相同的 a b 若把这些点连起来 则构成一个曲面 我们把这个面叫做 等势面 在地图上我们常用等高线来表示地形的高低 与此相似 电场中常用 等势面 来表示电势的高低 四 等势面 电场中电势相同的各点构成的面 1 在同一等势面上移动电荷 电场力不做功 2 等势面与电场线处处垂直 3 等势面间的疏密程度表示了场强的大小 等势面的法线表示了电场的方向 电场线的方向是由高等势面指向低等势面 4 匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均匀的平面 几种常见电场的等势面分布图谱 离导体表面越近 等势面的形状与导体表面越相似 1 处于静电平衡状态的导体上各点的电势处处相等 整个导体是一个等势体 若 a b 则epa epb wab 0 电荷受力不平衡 2 等势面与电场线一样是人们为了形象描绘电场而引入的假想曲线 他们从两个不同的角度描述了电场的分布情况 两者互相垂直 因为处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零 在导体的任意两点间移动电荷电场力都不做功 表明导体内各点 包括表面 的电势都相等 所以整个导体是等势体 导体表面是等势面 推论 地球是处于静电平衡状态的大导体 1 跟地球相连的导体是等势体 2 实际中常取地球或与地球相连的导体的