电势能和电势
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(共41张PPT)
1、电场的基本性质？
2、为了描述电场力的性质，我们引入了什么概念？
3、为了形象的描述电场我们引入了电场线，其有哪些特点？
复习回顾
一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动
E
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.
+
F
什么能转换为动能的呢
B
M
A
F
q
W甲= F·|AB|cosθ=qE·|AM|
把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？
+
甲
乙
丙
沿甲路径电场力做功:
沿乙路径电场力做功:
沿丙路径电场力做功:
W乙= qE·|AM|
W丙= qE·|AM|
沿任意路径电场力做功:
W任意=qE·|AM|
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)
这与什么力做功相似呢？
静电力做功与路径无关,由初末位置来决定.
做功的过程是一个能量转化的过程。
重力做功的过程是重力势能转化为动能的过程.
那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？
与重力做功情况相似。
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
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、电场力做功与电势能变化的关系
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、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
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
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，但有正负
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—存在两种电荷
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
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 = EP初-EP末
W电 = EP初-EP末
A
B
E
+
v
A
B
E
+
v
电势能符号：
Ep
正电荷从A点移到B点时,静电力做正功,电荷的电势能减少.
正电荷从B点移到A点时,静电力做负功, 电荷的电势能增加.
电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小
电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大
电场力做的功等于电势能的减少量
A
B
E
E
A
B
A
B
E
A
B
E
例、请判断下面几种情况下，电场力做功的正负。
E
1、
2、
3、
4、
5、
只受电场力
A
B
带电粒子从A运动到B。
如图,在场强E=103N/C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
电势能减少
E
q
F
A
B
+
电荷在B点具有的电势能多大？
WAB = EPA－EPB =103J
设A点的电势能
电荷在B点具有的电势能多大？
E
q
F
A
B
下列说法中正确的是（ ）
A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小
D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。
ABC
一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，那么 ( )
A．电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能
B．电荷在B处将具有5×10－6J 的动能
C．电荷的电势能减少了5×10－6J
D．电荷的动能增加了5×10－6J
CD
将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J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？
增加了1.8×10-5J.
EPC=1.8×10-5 J
EPC=-1.2×10-5 J
EPB=3×10-5 J
EPA= -3×10-5 J
4、电势能是标量，具有相对性，有正负。
正负表示该点的电势能比零点的电势能的高低。
1、静电力做功与路径无关,由初末位置来决定.
2、电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。
WAB = EPA- EPB＝-△EP
3、静电力做的功等于电势能的减少量
a和b为电场中的两点,如果把q=-2X10-8C的负电荷从a点移动到b点,电场力对该电荷做了4X10-7J的正功,则该电荷的电势能( )
A.增加了4X10-7J B.增加了2X10-7J
C.减少了4X10-7J D.减少了8X10-7J
C
如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面ab上, 有一电子,从静止开始由a运动到b的过程中(a、b相对O对称),下列说法正确的是( )
A.电子的电势能始终增多
B.电子的电势能始终减少
C.电子的电势能先减少后增加
D.电子的电势能先增加后减少
C
O
a
b
+
+
-
如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线表示，但其方向未标明，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹。a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受到电场力作用，根据此图可作出正确判断的是( )
A.带电粒子所带电荷的性质
B.带电粒子在a、b两点的受力方向
C.带电粒子在a、b两点的速度何处较大
D.带电粒子在a、b两点的电势能何处较大
BCD
a
b
如图所示，ＭＮ是负点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带正电的粒子（不计重力）从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示，则该带电粒子在a点的加速度一定 在b点的加速度。带电粒子在a点的电势能一定 在b点的电势能。（填“大于”、“小于”式“等于”）。
N
Ｍ
b
a
小于
大于
F
-
一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为( )
A.动能减小
B.电势能增加
C.动能和电势能之和减少
D.重力势能和电势能之和增加
E
a
b
C
A
0
l
θ
E
-
该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。
设EP0 =0
该比值称为A点的电势
零势能参考点
1、定义：
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。
2、定义式：
（EP及q含符号）
电势能
重力势能
电势
高度
3、单位：伏特，符号为V
4、电势只有大小，没有方向，是标量
5、电势具有相对性
电势是相对于零势能参考点的，
一般选取无穷远电势为0，实际应用中常取大地电势为0
6.沿电场线 (场强)方向电势越来越低
即电场线指向电势降低的方向
如何比较电势的高低？
A
B
E
电荷由A点运动的B点
正电荷 负电荷
电场力做功 正功 负功
电势能变化 减少 增加
电势
变化
减少
减少
【例题】在－Q电荷的电场中的B点放一电量为q的正电荷，若它从B移动到A，则电场力作正功还是负功 并比较A、B两点的电势能，电势的关系。
A
B
【例题】在－Q电荷的电场中的B点放一电量为q的负电荷，若它从B移动到A，则电场力作正功还是负功 并比较A、B两点的电势能，电势的关系。
【结论】
1.电场力作功、电势能与移动的电荷和电场都有关。
2.电势只与电场有关，与移动的电荷无关。
3.沿电场线方向，电势逐渐降低。
如果把q=1.0×10-8C的电荷从无穷远处移至电场中的A点，需克服电场力做功W=1.2×10-4J.那么
⑴ q在A点的电势能和在A点的电势各是多少？
⑵ q未移入电场前A点的电势是多少 ？
如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是（ ）
A、电势ψA> ψB 场强EA>EB
B、电势ψA> ψB 场强EAC、将+q由A点移到B点，电场力做正功
D、将-q分别放在A、B两点时具有电势能EpA>EpB
A
B
E
BC
1、定义：
电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面。
与等高线类比
（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功
（2）电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面
（3）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏
（4）不同等势面在空间不相交、不相切
2、等势面的特点：
类比地理等高线
等势面越密集的地方，电场强度越大。
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大小相等
C．等势面一定跟电场线垂直
D．两等势面不能相交
CD
孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示，其电势分别为ψ1、ψ2、ψ3，A、B、C是某电场线与这簇等势面的交点，且ab=ac.现将一负电荷由a移到b，电场力做正功W1；再由b移至C，电场力做正功W2,则（ ）
A.W1=W2，ψ1＜ψ2＜ψ3
B.W1=W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
C.W1＞W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
D.W1＜W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
C
1
2
3
1、电场的基本性质？
2、为了描述电场力的性质，我们引入了什么概念？
3、为了形象的描述电场我们引入了电场线，其有哪些特点？
复习回顾
一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动
E
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.
+
F
什么能转换为动能的呢
B
M
A
F
q
W甲= F·|AB|cosθ=qE·|AM|
把正电荷沿不同路径从A点移到B电场力做功？
+
甲
乙
丙
沿甲路径电场力做功:
沿乙路径电场力做功:
沿丙路径电场力做功:
W乙= qE·|AM|
W丙= qE·|AM|
沿任意路径电场力做功:
W任意=qE·|AM|
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)
这与什么力做功相似呢？
静电力做功与路径无关,由初末位置来决定.
做功的过程是一个能量转化的过程。
重力做功的过程是重力势能转化为动能的过程.
那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？
与重力做功情况相似。
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
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、电场力做功与电势能变化的关系
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、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
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
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，但有正负
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—存在两种电荷
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
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 = EP初-EP末
W电 = EP初-EP末
A
B
E
+
v
A
B
E
+
v
电势能符号：
Ep
正电荷从A点移到B点时,静电力做正功,电荷的电势能减少.
正电荷从B点移到A点时,静电力做负功, 电荷的电势能增加.
电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小
电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大
电场力做的功等于电势能的减少量
A
B
E
E
A
B
A
B
E
A
B
E
例、请判断下面几种情况下，电场力做功的正负。
E
1、
2、
3、
4、
5、
只受电场力
A
B
带电粒子从A运动到B。
如图,在场强E=103N/C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
电势能减少
E
q
F
A
B
+
电荷在B点具有的电势能多大？
WAB = EPA－EPB =103J
设A点的电势能
电荷在B点具有的电势能多大？
E
q
F
A
B
下列说法中正确的是（ ）
A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大
C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小
D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。
ABC
一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10－6J的功，那么 ( )
A．电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能
B．电荷在B处将具有5×10－6J 的动能
C．电荷的电势能减少了5×10－6J
D．电荷的动能增加了5×10－6J
CD
将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10-5J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？
增加了1.8×10-5J.
EPC=1.8×10-5 J
EPC=-1.2×10-5 J
EPB=3×10-5 J
EPA= -3×10-5 J
4、电势能是标量，具有相对性，有正负。
正负表示该点的电势能比零点的电势能的高低。
1、静电力做功与路径无关,由初末位置来决定.
2、电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。
WAB = EPA- EPB＝-△EP
3、静电力做的功等于电势能的减少量
a和b为电场中的两点,如果把q=-2X10-8C的负电荷从a点移动到b点,电场力对该电荷做了4X10-7J的正功,则该电荷的电势能( )
A.增加了4X10-7J B.增加了2X10-7J
C.减少了4X10-7J D.减少了8X10-7J
C
如图所示,在等量正点电荷形成的电场中,它们连线的中垂面ab上, 有一电子,从静止开始由a运动到b的过程中(a、b相对O对称),下列说法正确的是( )
A.电子的电势能始终增多
B.电子的电势能始终减少
C.电子的电势能先减少后增加
D.电子的电势能先增加后减少
C
O
a
b
+
+
-
如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线表示，但其方向未标明，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹。a、b是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受到电场力作用，根据此图可作出正确判断的是( )
A.带电粒子所带电荷的性质
B.带电粒子在a、b两点的受力方向
C.带电粒子在a、b两点的速度何处较大
D.带电粒子在a、b两点的电势能何处较大
BCD
a
b
如图所示，ＭＮ是负点电荷产生的电场中的一条电场线。一个带正电的粒子（不计重力）从a到b穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示，则该带电粒子在a点的加速度一定 在b点的加速度。带电粒子在a点的电势能一定 在b点的电势能。（填“大于”、“小于”式“等于”）。
N
Ｍ
b
a
小于
大于
F
-
一带电油滴在匀强电场E中的运动轨迹如图虚线所示,电场方向竖直向下.若不计空气阻力,则此带电油滴从a运动到b的过程中,能量变化情况为( )
A.动能减小
B.电势能增加
C.动能和电势能之和减少
D.重力势能和电势能之和增加
E
a
b
C
A
0
l
θ
E
-
该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。
设EP0 =0
该比值称为A点的电势
零势能参考点
1、定义：
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值，叫做这一点的电势。
2、定义式：
（EP及q含符号）
电势能
重力势能
电势
高度
3、单位：伏特，符号为V
4、电势只有大小，没有方向，是标量
5、电势具有相对性
电势是相对于零势能参考点的，
一般选取无穷远电势为0，实际应用中常取大地电势为0
6.沿电场线 (场强)方向电势越来越低
即电场线指向电势降低的方向
如何比较电势的高低？
A
B
E
电荷由A点运动的B点
正电荷 负电荷
电场力做功 正功 负功
电势能变化 减少 增加
电势
变化
减少
减少
【例题】在－Q电荷的电场中的B点放一电量为q的正电荷，若它从B移动到A，则电场力作正功还是负功 并比较A、B两点的电势能，电势的关系。
A
B
【例题】在－Q电荷的电场中的B点放一电量为q的负电荷，若它从B移动到A，则电场力作正功还是负功 并比较A、B两点的电势能，电势的关系。
【结论】
1.电场力作功、电势能与移动的电荷和电场都有关。
2.电势只与电场有关，与移动的电荷无关。
3.沿电场线方向，电势逐渐降低。
如果把q=1.0×10-8C的电荷从无穷远处移至电场中的A点，需克服电场力做功W=1.2×10-4J.那么
⑴ q在A点的电势能和在A点的电势各是多少？
⑵ q未移入电场前A点的电势是多少 ？
如图所示，电场中有A、B两点，则下列说法中正确的是（ ）
A、电势ψA> ψB 场强EA>EB
B、电势ψA> ψB 场强EA
D、将-q分别放在A、B两点时具有电势能EpA>EpB
A
B
E
BC
1、定义：
电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面。
与等高线类比
（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功
（2）电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面
（3）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏
（4）不同等势面在空间不相交、不相切
2、等势面的特点：
类比地理等高线
等势面越密集的地方，电场强度越大。
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大小相等
C．等势面一定跟电场线垂直
D．两等势面不能相交
CD
孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示，其电势分别为ψ1、ψ2、ψ3，A、B、C是某电场线与这簇等势面的交点，且ab=ac.现将一负电荷由a移到b，电场力做正功W1；再由b移至C，电场力做正功W2,则（ ）
A.W1=W2，ψ1＜ψ2＜ψ3
B.W1=W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
C.W1＞W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
D.W1＜W2，ψ1＞ψ2＞ψ3
C
1
2
3