1.4电势和电势差.ppt

复习回顾 1 功的计算 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 3 重力势能是相对的 有零势能面 人为选定 重力势能具有系统性 功是能量转化的量度 静电力做功的特点 正电荷q在电场强度为E的匀强电场中由A运动到M电场力做功吗 做了多少功 q A M W qE AM F 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 对于非匀强电场也适用 一 电势能 电场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 电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能 叫电势能 物体被举高具有重力势能 1 电荷在电场中具有电势能 重力对物体做正功 物体的重力势能减小 2 电场力对电荷做正功 电荷的电势能减小 重力对物体做负功 物体的重力势能增大 3 电场力对电荷做负功 电荷的电势能增大 重力做多少功 物体重力势能就变化多少 4 电场力做多少功 电荷电势能就变化多少 重力势能是相对的 与零势能面有关 5 电势能是相对的 与零电势能面有关 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 重力势能是物体和地球所共有的 具有系统性 6 电势能是电荷和电场所共有的 具有系统性 7 电势能是标量 由此可见 电场力做功与重力做功 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 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 尽管重力做功与电场力做功很相似 但还是存在很大差异 正电荷顺电场线移动 电场力做正功 电势能减少负电荷顺电场线移动 电场力做负功 电势能增加正电荷逆电场线移动 电场力做负功 电势能增加负电荷逆电场线移动 电场力做正功 电势能减少 存在两种电荷 例1 右图中MN为电场中某一条电场线方向向右 在线取两点a b今将一电荷 q从a移到b则 A 电场力做正功 q的电势能增加 B 电场力做负功 q的电势能增加 C 电场力做正功 q的电势能减少 D 电场力做负功 q的电势能减少 C 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点需克服电场力做功5 10 7J 则 电场方向由A B还是B A 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 其所受电场力就越大 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 电势差 来表示它 二 电势差 1 定义 单位电荷电场力做的功 也叫电压 2 单位 伏特 V 1V 1J C 3 电势差是标量 但有正有负 4 决定的因素 与检验电荷以及电场力对检验电荷所做的功无关 只与电场及始末两点的位置有关 注意 电场力做的功WAB qUAB这是电场力做功的决定式 用这个公式WAB q UAB都有正负 计算时都要带正负号 电场力做功只与始末位置有关 与路径无关 5 电场力做功的特点 三 电势 1 定义 电场中某点的电势等于单位正电荷由该点移到零电势点电场力所做的功 a 零电势点是我们选取的 一般以大地或无穷远为零电势点 和重力势能的零势能点相类似 b 电势差实际上就是电势之差 2 物理意义 反映电场中某点能量的性质 4 电势的大小与该点在电场中的位置和零势点有关 3 电势是标量 但有正有负 单位 伏特 V 5 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 6 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 7 计算时各量都带正负号 1 沿着电场线方向 电势将怎样变化 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 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 电势为负数时 负号表示方向吗 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3 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 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 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 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 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 5 匀强电场中的等势面 垂直于电场线的一簇平面 4 形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面 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 和 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 A 粒子从K到L的过程中 电场力做负功B 粒子从L到M的过程中 电场力做负功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 等势面 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电场力做正功W1 若由c经b移动到d电场力做正功W2 则 1 如图所示 a b c d为某电场中的等势面 一带正电粒子飞入电场后只在电场力作用下沿M点到N点的虚线运动 由图可知 四个等势面电势Ua Ub Uc Ud由高到低的排列顺序是 带电粒子在M N两点中 电势能较大的是 点 能力提升 2 图一表示等量异种电荷P和Q形成的电场内的一簇等势面 求 1 P Q各带何种电荷 2 把q 10 7C的正点电荷从A移到B 电场力做多少功 3 把q从B移到C电场力做多少功 4 把q从C移