23研究电场的能的性质

1、电势能和电势,从能量的角度认识电场,复习回顾,cos,W,F,L,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)W,G,与重力势能的关系,1,2,G,P,P,P,W,E,E,E,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,一、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,E,q,q,受力吗？多,大,A,M,d,W=qE,AM,求试探电荷,q,沿直线,AB,移动到,B,时电场,力做的功,E,q,A,B,M,cos,W,F,AB,qE,AM,E,q,A,

2、B,W,qE,AM,M,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,将,q,由,A,移,到,B,的过程电,场力对电荷做,功为,将,q,由,A,移到,B,的过程，电场,力对电荷做功为,d,A,B,q,E,L,cos,W,qEd,qEl,电,cos,W,qEd,qEl,电,做功的过程是一个,能量转化的过程,那么电场力做功的,过程是什么能转化,为什么能呢,二、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,

3、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,1,2,G,P,P,P,W,E,E,E,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,AB,PA,PB,P,W,E,E,E,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

4、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,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,M,N,为电场中某一条电场线,方向向右，在线上取两点,a,b,今将一电荷,q,从,a,移到,

5、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,C,的正电荷从,A,点移到,B,点需克,服电场力做功,5,10,7,J,则,电场方向由,AB,还是,BA,电荷在哪点时电势能大？大多少,A,B,答案：,1,BA,2,在,B,点时电势能大,5,10-7 J,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,

6、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”来表示它,电势,描述电场的能的性质的物理量,如图所示，设想把一试探电荷,q,放在电场中,某处,A,或,B,它们在电场力,F,的作用下均移至无,限远处。则有,W,A,W,B,那么怎样去衡量电场的能的性质、怎样去定义“电势”呢,A,B,E,pA,0E,pB,0,q,E,q,E,B,p,A,p,q,E,q,E,B,p,A,p,同理可知：若试探电荷为,q,也有

7、,也就是说，比值,E,pA,q,的大小与试探电荷的正负及电量,q,均无关，只与电场中该点在电场中的位置有关，故其可,衡量电场的性质,三,电势,电荷在电场中某一点的电势能与,它的电荷量的比值,2,公式,q,E,P,3,单位,伏特,符号为,V,1 V = 1 J/C,三,电势,1,定义,对电势的理解,1,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,2,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,3,电势是标量,4,计算时,E,P,q,都带正负号,1,沿着电场线方向,电势将怎样变化,2

8、,如何确定电场中某点的电势,提示,类比于电势能的确定,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,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,6,2,10,C,q,5,4,10,J,解,设场外一点,P,的电势为,0,p,J,W,E,PA,5,10,4,5,P,6,4,10,V,20V,2,10,A,A,E,q,从,P A,电场力做的功,P,A,E,W,点评,电势的确定首先要确定零电势处,且,电势可以为负,3,电势为负数时,负号表示方向吗,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零,3,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,思考,在上面关于电势能和电势,的讨论及插图中,我们一直把试,探电荷,q,当作正电荷处理,请把,q,当做负电荷,重复以上讨论,其结,果与上面的结果是否一致,练习,如图所示,在同一条电场线上有,A,B .C,三点,将,的