4.电势能电势与电势差.pptx

1.4电势能电势与电势差,一个试探电荷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,试探电荷的动能增加.是什么能转化为电荷的动能呢?,知识回顾,1、功的计算：,3、重力做功,(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定：,(2)重力做功WG与重力势能变化的关系：,重力做正功，重力势能减少重力做负功，重力势能增加,2、重力势能：物体由于位于高处而具有的能叫重力势能。,E,W=F|AB|cos,=qE|AM|,1.将电荷q从A沿直线移至B:,一、电场力做功的特点,E,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|,F,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,M,x1+x2+x3+=?,X1,x2,4.将电荷q从A沿其它曲线移至B，电场力做功？,E,W=qE|AM|,一、电场力做功的特点,在匀强电场中移动电荷时，电场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）,注意：对于非匀强电场也适用,WAB=F|AB|cos=qE|AM|,把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？,二、电势能,1.定义:电荷在电场中所具有的与电荷位置有关的势能叫电势能,2.电场力做功与电势能的变化关系,(1)重力做正功,重力势能减小.,电场力做正功,电势能减小.,(2)重力做负功,重力势能增加.,电场力做负功,电势能增加.,类比推理,例1.将电量为310-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了610-4J的功，则（1）电荷的电势能怎样变化？变化了多少？（2）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能为多少？,（3）把该电荷再从B移到C，电场力做了910-4J的功，电荷的电势能怎样变化？变化了多少？,（4）如果规定C点的电势能为零，则该电荷在A点的电势能又为多少？,（5）通过这一例题你有什么收获？,4、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性,3、电势能是相对的，与零电势能面有关,5、电势能是标量，比较物体电势能的大小时，要带着正负号。,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。,电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.,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（P19讨论交流）,4、电势是相对的，与零电势选取有关，通常把无限远处的电势规定为零，或把大地表面上电势规定为零，因此，电场中任何接地点的电势都等于0,5、标量，正负表示大小，负电势表示比零电势低,7.电势的决定因素：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。即与Ep、q无关,8.沿电场线方向电势降低,如以无穷远处电势为零，则：(1)正电荷（+Q）形成的电场中各点的电势均为正值（且离场源近处电势大）；(2)负电荷（-Q）形成的电场中各点的电势均为负值（且离场源近处电势小）。,9.思考:怎么比较电场中两点电势高低呢?,方法一:根据电场线方向来确定电势高低：沿着电场线的方向，电势逐渐降低。,方法二:根据电势差定义式来判断：,1.定义：电场中两点电势的差值。,四、电势差,2.电势差的另一表述:电荷q在电场中由一点A移动到另一点B时电场力所做的功WAB与电荷量q的比值WAB/q,叫做A,B两点间的电势差.,计算时要代入正负号,4.单位:伏特(V),5.标量:,1V=1J/c,正负代表一点比另一点电势高或低,3.两点间的电势差也叫这两点间的电压.,6.决定因素:WAB跟路径无关,UAB也是跟路径无关;且跟WAB和q都无关,只是由电场本身和两点位置有关.,想一想,1、高度差、高度与零高度点的选择有关吗？2、电势差、电势与零电势点的选择有关吗？,势,高度是特殊的高度差,电势是特殊的电势差,高度差hAB=hA-hB,hA=hAO=hA-hO,hA=hAO=WAO/G,UAB=A-B,A=UAO=A-O,A=UAO=WAO/q,一般取地面或最低点为参考点,一般取无穷远处或电场中的接地点为参考点,势差,1、WABG，WAB/G恒量hAB,1、WABq，WAB/q恒量UAB,2、比值定义法：高度差hAB=WG/G,2、比值定义法：电势差UAB=WAB/q,hAB与G无关，只取决于始、末的位置。,UAB与q（包括大小、正负）无关，只取决于始、末的位置。,10.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。,11.电势和电势能的区别和联系,12.电势与电势差的区别和联系,五、等势面（见教材P22发展空间）,1、等势面：,电场中电势值相等的各点构成的曲面。,通常相邻等势面之间的电势差相等。(称为等差等势面）,2、几种常见的等势面,点电荷的电场的等势面,等量异种电荷电场的等势面,等量同种电荷电场的等势面,匀强电场的等势面,带电导体周围电场的等势面,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,3、等势面的特点,（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功,（2）电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面,（3）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏,（4）不同等势面在空间不相交、不相切,（5）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面，匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均匀的平面。,例5、关于等势面正确的说法是（）A电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功B等势面上各点的场强大小相等C等势面一定跟电场线垂直D两等势面不能相交,CD,小结,1、电场力做功只与初、末两点在电场线上的距离有关。,2、电势差：,3、电势：,b.从电荷的移动方向上来看：,WAB=EPA-EPB=-EP,4、电势能：,a.从做功的角度来看：,电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。,电势能增加,沿着电场线移动,负电荷,正电荷,电势能减少,电场力做负功,电场力做正功,沿着电场线移动,O为零电势点,地球附近的引力场,存在于电荷周围的场,重力场强度g=G/m，方向：垂直于该点的切面向下,电场强度E=F/q，方向：正电荷在该点所受电场力方向,重力G=mg,电场力F=qE,WAB=mghAB只与始、末位置有关，与路径无关,WAB=qUAB只与始、末位置有关，与路径无关,高度差hAB=hAhB，与参考点选取无关,电势差UAB=A-B，与参考点选择无关,构建知识结构,重力势能EP=mgh，与参考平面选取有关,电势能EP=q，与参考平面选取有关,重力做正功，重力势能减少（转化为其他形式的能）；重力做负功，重力势能增加WAB=EPA-EPB=-EP,电场力做正功，电势能减少（转化为其他形式的能）；电场力做负功，电势能增加。WAB=EPA-EPB=-EP电,高度h与参考点的选取有关，具有相对性,电势与参考点的选取有关，具有相对性,课堂训练,1如图1所示，a、b为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是（）A把正电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能减少B把正电荷从a移到b，电场力做负功，电荷的电势能增加C把负电荷从a移到b，电场力做正功，电荷的电势能增加D从a到b电势逐渐降低,AD,课堂训练,2、有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（）A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定B、由放在该点的电荷的电量多少来决定C、与放在该点的电荷的正负有关D、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关,D,3、下列关于电势高低的判断正确的是（）,负电荷从A移动到B时，外力做正功，A点的电势一定较高。负电荷从A移动到B时，电势能增加，A点的电势一定较低。负电荷从A移动到B时，电势能增加，A点的电势一定较高。初速度为零的正电荷只在电场力的左右下从A移动到B，A点的电势一定较高。,CD,课堂训练,4、如图，某电场中的一条直线，一电子在a点由静止释放，它将沿直线向b点运动，下列说法正确的是（）,该电场移动是匀强电场场强Ea一定小于Eb电子具有的电势能EpaEpba点的电势一定低于b的电势,CD,课堂训练,5、如图，虚线a、b、c势某静电场中的三个等势面，它们的电势a最大，c最少，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线KLMN所示，由图可知（）,粒子从K到L的过程中，电场力做负功粒子从L到M的过程中，电场力做负功粒子从K到L的过程中，电势能增加粒子从L到N的过程中，动能减少,AC,课堂训练,6、下列关于电场