《电势能和电势》(课件)

课后习题 P15T3场是物理学中的重要概念 除了电场和磁场 还有引力场 物体之间的万有引力就是通过引力场发生作用的 地球附近的引力场叫做重力场 仿照电场强度的定义 你认为应该怎样定义重力场强度的大小和方向 重力场 重力的方向 竖直向下 重力场的方向 从无穷远指向地球 负点电荷产生的电场的方向 从无穷远指向负电荷 地球产生的引力场 重力场 的方向 从无穷远指向地球 仿照电场强度的定义 定义重力场强度 局部重力场 反辐射状 竖直向下 矛盾吗 为什么 我们所在的区域中 不同位置重力场的方向是怎样的 小范围内的重力场和那种静电场很类似 大范围内的重力场和那种静电场很类似 负点电荷产生的电场 匀强电场 仿照电场强度的定义 定义重力场强度 局部重力场 匀强电场 由静止释放一个小球 由静止释放一个带正电小球 自由落体a g 带正电小球将做什么运动 不考虑重力 匀加速直线运动a Eq m竖直向下 m q 局部重力场 匀强电场 由静止释放一个小球 自由落体a g 由静止释放一个带正电小球 带正电小球将做什么运动 不考虑重力 匀加速直线运动a Eq m竖直向下 局部重力场 匀强电场 由静止释放一个小球 自由落体a g 由静止释放一个带正电小球 不考虑重力 匀加速直线运动a Eq m竖直向下 局部重力场 匀强电场 局部重力场与匀强电场有什么区别 1 重力场方向唯一 竖直向下 匀强电场可以朝任何方向 2 重力场的强度只有唯一值 g 9 8m s2 匀强电场的强度可以是任何值 尽管如此 我们可以把它们进行类比处理 1 地球表面的物体受到重力作用 m A A q 1 在电场中的电荷受到电场力作用 2 重力势能 高度 高度差 3 物体从A B 物体的重力势能发生了转化 能的形式转化了 B 4 做多少功 能量就转化多少 5 重力势能由物体与地球的相对位置决定的 2 3 电势能 电势 电势差 4 5 电势能与电荷在电场中的位置有关 B mg F 类比 4 电势能和电势 正如重力场中的重力势能和 地势或高度 W F AB cos qE AM q 一 电场力做功的特点 W1 qE AM W2 0 所以 全过程做功W W1 W2 qE AM 一 电场力做功的特点 乙 沿曲线ANB呢 一 电场力做功的特点 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 一 电场力做功的特点 一 电场力做功的特点 1 静电力做功与路径无关 推广 非匀强电场也适用 2 W电 F电Lcos qELcos 仅适用于匀强电场 带绝对值计算 二 电势能 电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的电势能 1 定义 2 电势能具有相对性 通常取无穷远处为0电势能点或把电荷在大地表面上电势能规定为零 3 电势能是电荷和电场所共有的 具有系统性 二 电势能 静电力做的功等于电势能的减少量 WAB EPA EPB WAB 0 EPA EPB WAB 0 EPA EPB 4 电场力做功与电势能的关系 静电力做正功 电荷的电势能减少 静电力做负功 电荷的电势能增加 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 例 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 所以电势能减少 A B 由于电场力做正功 正电荷从A运动到B做正功 即有WAB 0 则EpA EpB 电势能减少 二 电势能 5 电势能的变化判断方法 正电荷顺着电场线的方向其电势能逐渐减少 方法一 根据W电情况判定 方法二 电场线法 负电荷从A运动到B做负功 即有WAB 0 则EpA EpB 电势能增加 二 电势能 5 电势能的变化判断方法 负电荷顺着电场线的方向 其电势能逐渐增加 6 求电荷在某点处具有的电势能 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 电势能是标量 没有方向 电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小 若取EPB 0 WAB EPA EPB EPA 二 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 1 下列说法中 正确的是 A 把两个同种点电荷间的距离增大一些 电荷的电势能一定增加B 把两个同种点电荷间的距离减小一些 电荷的电势能一定增加C 把两个异种点电荷间的距离增大一些 电荷的电势能一定增加D 把两个异种点电荷间的距离减小一些 电荷的电势能一定增加 课堂训练 2 将带电量为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 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 8 10 5J EPC 1 8 10 5J EPC 1 2 10 5J EPB 3 10 5J EPA 3 10 5J 例题 在图中A B相距1米 如果电场强度E为5 104N C 一个