浅谈对电势能和重力势能的类比理解_中小学电教

201010电位和电势能是静电周期部分的重要概念，但相对抽运也是教学的难点。为了让学生更好地掌握电势和电势的物理意义，一般我们都用重力势能进行比较教学。因为学生们比较熟悉重力势能的概念。电能和重力位置有什么相似和不同吗？为了说明这个问题，我们先看一下电场与重力的区别。电场力实质上是电荷之间的相互作用力，也称为静电力或库仑力。(移动电荷或移动电场对其他电荷的作用力已超出本文的范围，不加讨论)电荷之间通过电场传递相互作用，因此，可以认为，某种电荷通过其他电荷作用的力是由其他电荷产生的电场的作用力。由于电荷有正负电荷的区分，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，两种电荷之间的相互作用力可以成为斥力和重力。重力是地球和地面物体之间的重力和地球自转的惯性离心力的合力。对于地面上的物体，重力总是垂直向下。因为物体之间的重力只有相互吸引，没有相互排斥的东西。电场力与重力不同。你知道重力与路径无关。因此，引入了“重力势能”的概念。电场力和重力一样，操作也具有与路径无关的特性。这一点是电场力与重力相似的点。在力学中，重力的作用与路径无关，电场的力作用与路径无关，因此可以引入电的势能这个概念。重力场中的所有物体都有“重力势能”，静电中的所有带电体都有相应的“势能”。物体所具有的“重力势能”，在某个高度，物体所具有的“重力势能”，与质量的大小成正比，质量增加了几倍。也就是说，重力势能也增加了几倍。电荷在电场中某一点的“电势能量”，与电荷的量成正比，电荷的量增加了几倍，其“电势能量”也增加了几倍，也就是说，对于电场中的某一点，电荷的“势能”与电荷的“势能”成正比，这个常数的大小与电荷无关，反映了电场的一种性质，我们将此比率在电场中该点的性质。如果以U表示电位，以Ee表示电势能，以q表示电荷的载荷量，则电位U=Ee/q或Ee=qU。对于重力场高度不同的点，物体会有不同的“重力势能”。同样，静电场的所有点都具有相应的“电势”。这里，“电势”对应于重力场中的“高度”，如果电荷在这些“电势”的不同点，那么电势的高、低与电势零点的选择相关，但“势能”具有不同的“势能”。但是，两点之间的“电位差”类似于高度差。一点的高度与参考平面的选取相关，参考平面的选取是随机的，因此一点的高度可能有多个值，但两点之间的高度差是决定的。如果两点之间的“电电位差”为零，我们会说这两点的电势相等。在这两点之间移动电荷时，电场不起作用。这相当于重力势能。换句话说，在高度差为零的两点之间移动物体，重力不起作用。两点之间的“高度差”大小反映了高度变化的速度。同样，两点之间的“电位”大小反映了电位的变化速度。如果“电位差”在两个较大的点之间移动电荷，则电场力会做更多的工作，如果“电位差”在两个较小的点之间移动相同的电荷，则电场力会做更少的工作，这反映了任意两点之间的“电位差”大小移动电荷时电场力的作用程度。当然，这跟移动的电荷的电荷数量有关)同样，“高度差”的大小反映移动物体时，重力会做多少事。(。(当然，这也跟移动物体的质量有关)因此，势能的“电位差”与重力势能的“高差”有相似之处。由于两个物体之间的重力相互吸引，两者之间的距离减少，所以重力必须进行整顿，相应的势能也必然减少，所以在重力位置，物体从高处落下(物体和地球之间的距离减少)。重力的方向总是垂直下降，所以重力会使精力充沛，物体的重力潜力会减少。换句话说，如果物体沿着重力的方向运动，重力的势能总是减少的。但是，对于电能，随着电荷沿着电场力的方向移动，电荷的电能可能会减少或增加。因为在正电荷的情况下，沿电场力的方向，其电势能会减少，而在负电荷的情况下，沿电场力的方向移动其电势会增加，因此，与重力势能相关联的物体的质量没有正负之分，与电势相关联的电荷有正值之分。物体之间的重力只是相互吸引，而电荷之间的相互作用力有两种情况：相互排斥，相互吸引。此外，在重力势能零点以上的特定高度(即高度为正，如上所述，重力场的高度等于电场的“电势”)的物体总是具有正重力势能，但对于电场的电势为正的某一点，正电荷在该点时所具有的电势能是正的，负电荷在该点时所具有的电势能是负的。相反，对于电场的电电势为负的某一点，负电荷在该点时所具有的电电势能量为正，正电荷在该点时电电势能量为负。电能和重力势能相关物理量之间的对应关系如下表所示。了解对电能和重力势能的类比Cao guangqin(feixian