第04节电势和电势差

1、第四节 电势能 电势和电势差,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,复习引入：,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?,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。,对于非匀强电场也适用,B,+,M,A,F,q,+

2、,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？,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：,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,电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。,正电荷从A点移到B点时,电场力做正功,电荷的电势能减少.,正电荷从B点移到A点时, 电场力做负功,即电荷克服静电力做功,电荷的电势能增加.,如果是负电荷情况相同,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

3、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1. 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?,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？,+,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，等于电场力把它从该处移动到零势能位置所做的功,电势能为负表示电荷在该处的电势能比 零还要小.,电势能是标量,电势能是相对的，与零势能面的选择有关。,电势能是电荷和电场所共

4、有的，具有系统 性,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 = EPA-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：,2、把电量q1=

5、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=-110-4C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？,3、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，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？

6、,增加了1.810-5J.,EPC=1.810-5 J,EPC=-1.210-5 J,EPB=310-5 J,EPA= -310-5 J,该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。,三、电势,设EP0 =0,该比值称为A点的电势,零势能参考点,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,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(规定无限远处

7、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,电势将怎样变化?,沿电场线方向电势降低,1、沿着电场线方向，电势如何变化呢？ 2、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？ 3、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,

8、电场中电势相同的各点构成的面,等势面与电场线的关系：,（1）电场线与等势面垂直，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,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

9、b移动到d电场力做正功W2，则：,1、电势差：电场中两点间的电势之差。俗称电压。 （1）计算式： ,（2）单位：伏特（V）,UAB=-UBA,a.电场中某点的电势，就是该点相对于零势点的电势差。,b.电池的电压为1.5V，就是说其正极的电势比负极高1.5V ；灯泡获得1V的电压就是说其两端间的电势之差为1V。,c.若电场中有A、B两点，A=4V、B=-2V，则A、B两点 的电势差是多少？,UAB=6V 或UBA=-6V,五、电势差,（3）电势差是标量。其正负表示大小。,用公式WAB=qUAB 时，WAB、q、UAB都有正负，计算时都要带正负号。,2、电场力做的功（电功）：,如图所示，电荷q从电

10、场中的A移动到B时，电场力做的功为：,我们知道，处于静电平衡状态的导体是一个等势体，若导体上各点存在电势差，则电荷就要定向移动，电场力就要作功。可见，电势差与电功有一定的关系。,猜想：电势差的大小与零电势点的选取有关吗？,无关,小结：,1、电势差,能的性质的物理量，他们的大小都跟有无试探电荷无关；而电势能的大小则与试探电荷的电荷量有关（,和电势,都是描述电场的,大，-q在高处Ep小）。,2、电势的高低与参考点的选取有关，但电势差 与参考点的选取无关。（这一关系类似于高度与参考平面的选取有关，高度差与参考平面的选取无关。）,；+q在高处Ep,如图所示，匀强电场中A、B、C三点构成一个直角三角形，AB=4cm，BC=3cm。把电荷量q=-210-10C的点电荷由A点移到B点，电场力做功4.810-8J；再由B点移到C点克服电场力做功4.810-8J。若取B点的电势为零，求A、C两点的电势和场强方向。,解：把电荷从A点移到B点时： UAB=W