云南省峨山彝族自治县高中物理 第一章 静电场 1.4 电势能 电势与电势差课件 新人教版选修31.ppt

电势能电势与电势差 b ea eb c ea eb d ea eb的大小关系不确定 a ea eb d 知识回顾 一 重力做功的特点是什么 a b c 1 在这三次情况下 重力做功关系 2 wg mgh 3 可以引进重力势能的概念 一 电场力做功的特点 二 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 qe x1 w2 qe x2 w3 qe x3 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 1 4结论又如何 w 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 只与电荷的起始位置和 终止位置有关 即 与初 末两点在电场线上的距离有关 e f f 如何增加或减小电势能 重力势能的变化 势能减少 势能增加 g g 沿着力的方向运动 势能减少逆着力的方向运动 势能增加 同减反增 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 静止 静止 1 电荷由静止释放 将如何运动 2 能否从能量的角度解释动能的增加 由于电荷间具有相互作用力 所以电荷在力的作用下便会有运动的趋势 这种趋势就是一种隐藏的能 叫电势能 知识探究 1 定义 电荷在静电场中也具有势能 这个势能叫做静电势能 简称电势能 用符号ep表示 2 静电力对电荷做正功 电荷的电势能减少 负功 wab ep epa epb 增加 即 静电力做的功等于电势能变化量的相反数 二 电势能 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 通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零 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 静电力做功为多少 电势能如何变化 若规定epb 0 则epa 若规定epa 0 则epb 电势能减少 答案 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 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 则a点的电势能为多少 电势能与电量的比值为多少 知识探究 电荷在电场中某一点的电势能ep与它的电荷量q的比值 1v 1j c 1 定义 2 公式 3 单位 伏特 v 计算时要代入正负号 三 电势与电势差 4 电势差 电场中两点电势的差值 uab a b uba 5 电势和电场强度的区别和联系 特别提醒 当涉及 ep q三者关系的问题时 一定要考虑三者的正负号问题 6 电势和电势能的区别和联系 7 电势与电势差的区别和联系 7 电势与电势差的区别和联系 例2 试探电荷q1放在电场中的a点 电势能为ep 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点的电势还是吗 说明 电场中的电势由电场自身和零电势的选取决定 与放入该点的电荷无关 例3 将一电量为q 2 10 6c的点电荷从电场外一点p 零电势点 移至电场中某点a 电场力做功4 10 5j 求a点的电势 解 场外一点p的电势为 提示 计算电势首先要规定零电势处 且电势可以为负 例4 将带电荷量为6 10 6c的负电荷从电场中的a点移到b点 克服电场力做了3 10 5j的功 再从b移到c 电场力做了1 2 10 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 b点和c点的电势分别为多少 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 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 3 电场线指向电势降低的方向 沿着电场线方向 电势将怎样变化 例5 把q1 4 10 9c的试探电荷放在电场中的a点 具有6 10 8j的电势能 求a点的电势 若把q2 2 10 10c的试探电荷放在电场中的a点 电荷所具有的电势能是多少 若把q3 2 10 12c的试探电荷放在电场中的a点 电荷所具有的电势能又是多少 答案 epa1 2 10 10 15 3 10 9 j epa2 2 10 12 15 3 10 11 j 电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面 等势面的性质 1 沿着等势面移动电荷时 电场力所作的功为零 2 在任何静电场中电场线与等势面是互相垂直的 3 等势面越密 即间距越小 的区域 场强越大 四 等势面 约定 为了使等势面能够反映电场的强弱 通常使相邻等势面之间的电势差相等 这样的等势面叫做等差等势面 几种常见的等势面 等量异种点电荷的电场线和等势面 等量同种点电荷的电场线和等势面 正点电荷的电场线和等势面 孤立带电体的电场线和等势面 2 电势能 a 从做功的角度来看 b 从电荷的移动方向上来看 顺着电场线移动 负电荷 电势能增加 正电荷 电势能减少 电场力做正功 电势能减少 电场力做负功 电势能增加 电场力做正功 电场力做负功 顺着电场线移动 wab ep epa epb 1 电场力做功只与初 末两点在电场线上的距离有关 课堂小结 a 零电势点的选择可以是任意的 b 电势的高低是相对的 两点之间的电势差是一定的 与零电势点的选取无关 c 电势的正负表示与零电势点的电势相比是高还是低 d 沿电场线的方向 电势越来越低 3 电势与电势差 沿着等势面移动电荷时 电场力所作的功为零 在任何静电场中电场线与等势面是互相垂直的 等势面越密 即间距越小 的区域 场强越大 4 等势面 1 判断题 并简要说明理由 电荷沿电场线方向移动时 其电势能一定减小 检验电荷在电场中某点所受的电场力很大时 它在该点具有的电势能也一定大 把两个异号电荷靠近时 电荷电势能增大 电荷在电场中移动时 若电场力对电荷做正功 电荷的电势能一定减小 巩固练习 2 图为电场中的一条电场线 a b为这条电场线上的两点 则 a b点的场强一定比a点的小b b点的电势一定比a点的低c 将电荷从a点移到b点 电荷的电势能一定减小d a点的正电荷在只受电场力作用下一定沿电场线运动到b点 b 3 下列说法正确的是 a 在等势面上移动电荷 电场力总是不做功b 电荷从a点移到b点 电场力做功为零 则电荷一定是沿等势面移动的c 在同一个等势面上的各点 场强的大小必然是相等的d 电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面 ad 4 在电场线上有a b c三点 设c点接地 将1c的正