10.1电势能和电势 课件——2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（26张PPT）

(共26张PPT)
1.4
电势能和电势
1.
电场
(1)产生：带电体在其周围空间产生电场
(2)性质：电场对处在场中的电荷有电场力的作用。
2．电场强度：
(1)定义:
大小：
方向：与正电荷在该点受电场力方向相同
(2)物理意义：表示电场的强弱。
(3)注意点：电场中某一点的场强与检验电荷无关。
(4)真空中点电荷的场强公式
3．场强的叠加：矢量求和
4.
电场线：假想的曲线
5.
匀强电场：电场强度大小相等、方向相同
复习：
回顾：
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)WG与重力势能的关系.
(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！
试探电荷静止的放入电场中,将如何运动?
E
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.
+
F
讨论：什么能转换为动能的呢?
将试探正电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点移动到B点,静电力对电荷做功分别为多少?
讨论
E
M
?
WAB=F
cosθ·|AB|=q
E·|AM|
A
B
q
F
E
M
?
A
B
A
M
W1=qE
·|AM|
W2=0
M
B
q
F
q
F
全过程做功
WAB=W1+W2=q
E·|AM|
沿直线
沿折线
用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近ANB
M
W
=
q
E·|AM|
由以上的推导我们发现了什么?
E
E
N
A
B
F
沿曲线
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.
推广:非匀强电场也适用.
一.静电力做功的特点
思考：我们学过了什么物理量做功与路径无关,只与初末位置有关?
回忆：重力做功与重力势能的关系
WG
=
EP1
-
EP2
=
-ΔEP
1.
重力做正功,重力势能减少.
重力做负功,重力势能增加.
重力做的功等于重力势能的减少量.
二、电势能（标量）
二、电势能（标量）
电场中的电荷具有势能，是与位置有关的物理量。
1.
定义:
2.
电场力做的功等于电势能的变化量
WAB
=
EPA
–
EPB=－ΔEP
电荷在某点的电势能,等于电场力把它从该点移动到零势能位置时电场力所做的功.
(通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零)
WAB=EPA（B点为零电势能点）
1.确定电势能,首先要确定零电势能处.
2.电势能为负表示电荷在该处的电势能小于零电势能处.
电场力做正功，电势能就减少
电场力做负功，电势能就增加
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
电场力做正功，电势能就减少
电场力做负功，电势能就增加
电场力作功，电势能改变
重力做功，重力势能改变
重力做正功，重力势能就减少
重力做负功，重力势能就增加
W重
=
EP1-EP2
W电
=
EPA-EPB
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?
E
W=qE
L=
即电势能减少
q
q
F
A
B
要想确定电荷q在B点的电势能,该怎么办?
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，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。
取O点的电势能为零,
则:
EpA=
q
E
L
COSθ
讨论电势能与电荷的比值?
思考与讨论
A
L
O
θ
E
+
同理可知：若试探电荷为-q，也有：
也就是说，比值EpA/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。
那么怎样去衡量电场的能的性质、怎样去定义“电势”呢？
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:
3.
单位:
伏特
符号为V
1
V
=
1
J/C
四、
电势:
描述电场的能的性质的物理量。
1.
定义:
(标量)
比值法定义
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EP,q,
，都带正负号。
1.沿着电场线方向,电势将怎样变化?
思考与讨论
2.如何确定电场中某点的电势?
(提示:类比于电势能的确定.)
3.电势为负数时,负号表示方向吗?
A
X
O
E
+
B
+
0电势能点
+
C
1.
沿着电场线方向，电势
降低。
（与零电势选取无关）
3.沿着电场线移动电荷，+q的电势能降低，-q的电势能增加。
4.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.)
结论：
2.电场中同一点，正负电荷的电势能不同。
A
X
O
E
+
B
+
0电势能点
+
C
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.)
五、等势面
地理上，等高线表示地势的高低。
在电场中常用等势面来表示电势的高低。
电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
几种常见电场的等势面分布图谱：
1、点电荷电场中的等势面：
以点电荷为球心的一簇球面
2、等量异种点电荷电场中的等势面：
两簇对称曲面
离导体表面越近，等势面的形状与导体表面越相似。
3、等量同种点电荷电场中的等势面：
两簇对称曲面
5、匀强电场中的等势面：
垂直于电场线的一簇平面
4、形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面
电场中电势相同的各点构成的面。
等势面的特点：
1、等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功；
2、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，任意两个等势面都不会相交；
3、等差等势面越密的地方电场强度越大
4、匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均
匀的平面；
例4、关于等势面正确的说法是（???
　）
　A．电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功；
　B．等势面上各点的场强相等；
　C．等势面一定跟电场线垂直；
　D．两不同等势面在空间不能相交。
CD
小结：
在电场中移动电荷时,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.
二.
电势能（标量）
静电力做的功等于电势能的减少量
WAB
=
EPA
–
EPB
三、电势
单位:
V
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值
四、等势面
电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
1、等势面一定跟电场线垂直，面上两点间移动电荷，电场力不做功；
2、电场线从电势高指向电势低的等势面，任意两个等势面都不会相交；
3、等差等势面密，场强强，等势面疏，场强弱
等势面特点：
一.静电力做功的特点
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.
解:
设场外一点P的电势为
从P到A,电场力做的功
PA
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.
把q当做负电荷,结果是否一致?
等势面
例5、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
AC
等势面
例6、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（
）：
D