第一节 电场力做功和电势能.ppt

1、1、功的计算：,2、重力做功的特点：,(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,(3)重力势能是相对的,须选定零势能参考面,功是能量转化的量度！,重力做正功，重力势能减少 重力做负功，重力势能增加,复习：,同理，静电力做功的特点,在匀强电场中移动电荷时，静电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。,对于非匀强电场也适用,B,+,M,A,F,q,+,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？,（课后练习2）,思考： 一个试探电荷（重力忽略不计）在电场中某点由静止释放,将如何运动?从能量

2、的角度，动能会如何变化？,在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加.,什么能转换为动能的呢?,二、电势能,电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。,电势能的改变可以仅有电场力做功来量度。 试证明： 电场力做正功，带电体的电势能减少， 电场力做负功，带电体的电势能增加。 类比：重力做功的特点,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 = E

3、PA-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：,二、电势能,1、电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势能。,2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小,3、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增加,电场力做的功等于电势能变化量的负值,例2. 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?,问：

4、电荷在B点具有的电势能多大？,电势能减少,设A点的电势能,WAB = EPAEPB =103J,电势能为负表示的物理意义是什么？,+,2 电势能为负表示电荷在该处的电势能比 零还要小.（类比重力势能的特点）,4 电势能是标量,1 电势能是相对的，与零势能面的选择有关。,3 电势能是电荷和电场所共有的，具有系统 性,5 电荷在某点的电势能，等于电场力把它从该处移动到零势能位置所做的功。 （试从电场力做功和电势能转变的角度予以证明。）,6 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。 举例： 正电荷在正电荷形成的电场中电势能大于零；在负电荷形成的电场中电势能

5、小于零。 负电荷在正电荷形成的电场中电势能小于零，在负电荷形成的电场中电势能大于零 证明,练习3 把电量q1=510-5C的电荷从电场中的A点移到B点，电场力做功W1=10-3J，则电荷q1在A、B两点的电势能EA1与EB1之差EA1-EB1=_J； 若把q2=-510-5C的电荷从A点移到B点，电场力做功W2=_J，电荷q2从A到B电势能的变化量为多少？,练习4、将带电量为610-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了310-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.210-5J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，

6、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1.810-5J.,EPC=1.810-5 J,EPC=-1.210-5 J,EPB=310-5 J,EPA= -310-5 J,电荷电场中在某一点的电势能与它的电荷量的比值,1 V = 1 J/C,三、电势,1. 定义:,2. 公式:,3. 单位: 伏特(V),(计算时要代入正负号),4. 标量 (有正负),5. 电势具有相对性：确定电势,应先规定电场中某处的电势为零.(通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为零.),例1. 试探电荷q1放在电场中的A点,电势能为E(规定

7、无限远处电势能为零),A点的电势为_,若把试探电荷q1换成试探电荷q2放在电场中的A点,A点的电势为_ (仍规定无限远处电势能为零).,例2. 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.,解:,场外一点P的电势为,注意:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负.,沿着电场线方向，电势如何变化呢？ 4、沿着电场线的方向，电势越来越低 如何确定电场中某点的电势呢？ 5、电势具有相对性，先规定电场中某处的电势为零，然后才能确定电场中其他各点的电势。（通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零）,四、等势面,电场中电势相同的各点构成的面,等势面与电场线的关系：

8、,（1）等势面与电场线垂直，并且由电势高 的等势面指向电势低的等势面,问题：等势面能相交、相切吗？,（2）等差等势面越密的地方，电场强度 E越大,第三节 电势差 设电场中A点的电势为A，B点的电势为B，则AB两点的电势差为UAB. 电势差也称为电压。 UAB= A- B =,注： 1 电势差可为正或为负： UAB 0 AB UAB 0 AB 2 选择不同的位置做零电势参考点，电场中同一点的电势不同，但两点之间的电势差不变。,二 电势差与电场强度的关系 （以匀强电场为例分析）,问题分析：如图所示，某正电荷q从匀强电场E中由A点移动到B点，试分析 A、B两点间的电势差跟场强的关系。,结论： UAB

9、=Ed,匀强电场中电势差与电场强度之间的关系： U=Ed 或者 E=U/d （场强的另一个单位：V/m） 规律： （1）在匀强电场中，沿着场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点的距离的乘积。 （2）在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差。 （3）在匀强电场中，某一线段上的等分点之间的电势差必然相等。,电势差与电场力做功的关系： (计算时要考虑正负）,证明： 对于电荷q，从电场中的A点到B点，设电场力做功为WAB， 根据 WAB=EPA-EPB=qA-qB=q(A-B)=qUAB 可知：,问题分析：右图示，B、C、D是匀强电场中某一等势面的三个点，则AB、AC、AD这三条

10、线段上单位距离电势降落的数值一样吗？,在电场中沿着电场线的 方向电势降落最快。,例、如图所示，匀强电场的场强E=4.0104N/C，A、B 两点间距离为20cm，求：（1）UAB的数值；（2）将电荷Q= - 3010-8C从A移动到B过程中，电场力做功是多少？电荷的电势能是增加还是减少？,如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为 、 和 ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知： A、粒子从K到L的过程中，电场力做负功 B、粒子从L到M的过程中，电场力做负功 C、粒子从K到L的过程中，电势能增加 D、粒子从L到M的过程中，动能减少,如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c经b移动到d电场力做正功W2，则：,随堂训练,两块带电的平行金属板相距2cm，板间有一与板面垂直的匀强电场，一电子从负