大学物理电势电势能PPT学习教案

1、会计学1大学物理电势电势能大学物理电势电势能2电场的描述电场的描述电场电场强度强度电势电势第1页/共21页3rdfdA Q bal dfA barrdrrQq2041)11(40barrQq rdrrQq3041 rrdr rdarabrbqdr 静电场力是静电场力是保守力保守力，静电场是，静电场是保守场保守场静电场力的功只与始末位置有关静电场力的功只与始末位置有关,与路径无关与路径无关rdrrrQq 2041 第2页/共21页40LldEol dfL静电场力是保守力静电场力是保守力在静电场中，场强沿任意闭合路在静电场中，场强沿任意闭合路径的线积分等于零。径的线积分等于零。Ll dEq静电场的

2、基本方程静电场的基本方程静电场的环流=0无旋场第3页/共21页51.电势能电势能保守力的功保守力的功 = 其势能增量的其势能增量的负值负值 baabldfAbaWW 势势能能零零点点abaaldfldfW0 bW若若b点为势能零点：点为势能零点：q在在a点的电势能等于将点的电势能等于将q从从a 势能零点势能零点电场力所做的功电场力所做的功一般取无穷一般取无穷远处远处为势能零点为势能零点点电荷点电荷Q的静电场力的功的静电场力的功点电荷点电荷Q的静电场中各点的的静电场中各点的电势能电势能: :014QqWr babarrQql dfA1140a点电势能点电势能:第4页/共21页6与与 的性质有关的

3、性质有关说明说明电势能电势能势能零点aal dEqW1) 电势能的大小取决于电势能的大小取决于势能零点势能零点的选择的选择2) 电势能电势能 属于属于整个系统整个系统,而不能说属于电荷而不能说属于电荷q场场和外电荷和外电荷q能否能用能否能用电势能电势能Wa 来表示来表示a点点电场的性质电场的性质呢呢?提问提问:第5页/共21页72.电势电势Qaq实验发现实验发现:固定场点固定场点 a 变变, 也随之变化也随之变化qaW但但:常常数数 qWa1).定义定义:qWVaa a点电势：点电势： 势能零点势能零点al dEWa=单位正电荷单位正电荷在在a点的点的电势能电势能=将将单位正电荷单位正电荷从从

4、a点移到点移到势能零点势能零点电场力所做的电场力所做的功功2).电势的单位电势的单位SI制：单位制：单位 V (伏特伏特)VCJ a点的电势点的电势aV第6页/共21页82) 电势的大小取决于电势的大小取决于势能零点的选择势能零点的选择说明说明电势电势 势能零点势能零点aal dEV有限有限带电体带电体无限大无限大带电体带电体1) 电势是标量电势是标量或研究电路问题时：取或研究电路问题时：取大地大地、仪器、仪器外壳外壳等等 无穷远处无穷远处为势能零点为势能零点有限远处有限远处为势能零点为势能零点理论计算：理论计算：实际应用实际应用3) 区分区分电势电势和和电势能电势能电势电势: 只与只与场场的

5、性质有关的性质有关电势能电势能: 与与场场和和外电荷外电荷的性质都有关的性质都有关 势势能能零零点点aaldEqW两者的联系两者的联系:qWVaa 电势能电势能第7页/共21页93.3.电势差电势差-电压电压1).定义定义: 任意两点电势之差任意两点电势之差 bal dEbaabVVV 势能零点势能零点al dE 势能零点势能零点bl dE2).电势差的单位电势差的单位-V(伏特伏特)一个电荷系的电场中任一点的电势一个电荷系的电场中任一点的电势等于等于每一个每一个点点电荷电荷单独存在时在该点所产生的电势单独存在时在该点所产生的电势的代数和的代数和。方法一方法一:利用利用点电荷电势公式点电荷电势

6、公式和和电势迭加原理电势迭加原理（2）. .点电荷场电势公式点电荷场电势公式 iiVV（1）.电势迭加原理电势迭加原理三三. .电势的计算电势的计算( (重点）重点）第8页/共21页10求点电荷场电势公式求点电荷场电势公式? pV 电势零点电势零点PPl dEV求：求：p点的电势点的电势结果结果与积分路径无关与积分路径无关QPrpErdr解解: Pl dE prrdE prEdrdrrQpr2041 prQ041 球对称球对称0 由上式可知由上式可知:正电荷产生的电势为正，正电荷产生的电势为正，负电荷产生的电势为负负电荷产生的电势为负,对吗？对吗？第9页/共21页11a第10页/共21页12例

7、例 计算计算电量为电量为 Q 的带电球面的带电球面球心的电势球心的电势RQodq 在球面上任取一电荷元在球面上任取一电荷元dq 电荷元在球心的电势为电荷元在球心的电势为解解：(用迭加原理）用迭加原理）球面上电荷在球心的总电势球面上电荷在球心的总电势 QQRdqdVV04 RQ04 思考：思考：电量分电量分布均匀？布均匀？圆环、圆环、圆弧？圆弧？RdqdV04 第11页/共21页13 计算电势的两种方法计算电势的两种方法方法一方法一:利用利用电势迭加原理电势迭加原理和和点电荷电势公式点电荷电势公式方法二方法二:电势定义法电势定义法 势势能能零零点点PPldEV1.先求出先求出电场分布电场分布2.

8、再求空间再求空间任意点的电势任意点的电势积分路径的选取积分路径的选取(场强积分场强积分)第12页/共21页14均匀带电球面均匀带电球面电场的分布电场的分布为为RQorrQERrERr4020 Rr Rr PldEVrQ041 drrQr 204 图示图示RQoPrVr0RRQ041 第14页/共21页16例例. .无限长共轴直圆筒，半径为无限长共轴直圆筒，半径为R R1 1，R R2 2，均匀带正电，均匀带正电，单位长度电量分别为单位长度电量分别为 1 1， 2 2，设，设外筒电势为外筒电势为0 0，求各区，求各区域内的电势分布，以及两筒间的电势差。域内的电势分布，以及两筒间的电势差。解：用电

9、势定义法，先求场强：解：用电势定义法，先求场强：当当rR1时时，E1=0rE0122 当当R1 rR2时时,R1R212然后用线积分求电势分布，然后用线积分求电势分布，第15页/共21页17当当rR1时时，因积分路径上场强表示各段不同，需分段，因积分路径上场强表示各段不同，需分段积分，即积分，即 21RPl dEV 210120RRdrr 12012RRln 当当R1 rR2时时 22Rpl dE 20212Rrrdr 筒间筒间电势差电势差 即即r=R1处的电势处的电势1201ln2RRV rR2021ln2 P第16页/共21页18例例. .求平行板电容器两板间的电势差求平行板电容器两板间的电势差d解：解：电势定义法电势定义法平行板电容器内部的场强为平行板电容器内部的场强为0 EE 两板间的电势差两板间的电势差 ldEV积分路径积分路径?EdldlEEd第17页/共21页19例例.求均匀带电圆环轴线上一点电势求均匀带电圆环轴线上一点电势xypoR解解:法一法一:用迭加原理用迭加原理 在圆环上任取在圆环上任取 dl ,dlrdldq带电量带电量电荷元电荷元 dq 在在p点点的电势为的电势为rdqdV04 总电势总电势rQ04 QQrdqdVV04 第18页/共21页20法二法二:用电势定义法用电势定义法 势势能能零零点点PPl dE 任意任意 p 点的场强点的