10.1电势能与电势 （40张PPT）

(共40张PPT)
1.电势能和电势
一个正电荷在电场中只受静电力F的作用，它在电场中由A点运动到B点时，静电力做了正功WAB
由动能定理可知，该电荷的动能增加了WAB.从能量守恒可知，一定有另一种形式的能量减少了。
什么能转换为动能呢
复习回顾
功是能量转化的量度！
1、功的计算：
2、重力做功与重力势能:
(2)重力做功与路径无关,由初末位置的
高度差来决定. WG=mgh
(3)WG与重力势能的关系.
(1)如图，重物下落过程，重力做正功，重物动能增加，是什么能转换为动能呢？
重力势能
M
一、静电力做功有什么特点
E
W = F·|AB| cosθ
= q E·|AM|
1.将电荷q从A沿直线移至B:
A
B

+
q
+
q
F
M

E
A
B
2.将电荷q沿折线AMB从A移至B:
对AM:
W1 = q E ·|AM|
对MB:
W2 = 0
对全程:
W = W1 + W2= q E·|AM|
+
q
F
+
q
F
3.将电荷q沿任意曲线从A移至B:
M

E
A
B
+
q
F
E
A
B
+
q
F
+
q
F
+
q
F
+
q
F
W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM|
W1 = q E ·x1
W2 = q E ·x2
W3 = q E ·x3
… … … …
M
x1 + x2 + x3 +…=
X1
x2
4.将电荷q沿其它曲线从A移至B，静电力做功？
E
B
+
M
A
F

q
+
W = W1 + W2 + W3 +… = q E·|AM|
静电力做功有什么特点？
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,与电荷的起始位置和
终止位置有关
与初、末两点沿电场线方向的距离有关
这个结论适合于其它电场吗？
(可以证明，对于非匀强电场也适用)
5. 如果移动负电荷，1—4结论又如何？
M

E
A
B
q
F
－
静电力做功有什么特点？
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，与电荷经过的路径无关。
这与什么力做功相似呢？
回顾:重力做功的特点是什么
1.在这两种情况下
重力做功关系？
2.WG = m g h
3.可以引入重力势
能的概念
只有静电力做正功时，是什么能转化为动能呢？
做功的过程是一个能量转化的过程，这个形式的能肯定与静电力做功有关(本情景只有静电力做功），而静电力做功与路径无关，只与初末位置有关，我们把这种“相互作用的物体凭借其位置而具有的能”叫势能，（相互作用是电场力，对应势能叫电势能）
二、电势能
1. 静电力做功具有跟重力做功一样的特点，即静电力做功的多少与路径无关,只与电荷在电场中的始、末位置有关所以电荷在电场中也具有势能，我们称这种势能为电势能(Ep)
思考与讨论
如果电荷沿不同路径移动时静电力做功不一样,还能建立电势能的概念吗 为什么
讨论:下列电荷在电场中移动时,静电力做什么功
电荷的电势能如何变化
E
A
B
A
B
+
若在电场中移动的是负电荷呢
F
F
+
E
-
-
F
F
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,即电荷克服静电力做功,电荷的电势能增加.
2、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
静电力做的功等于电势能的减少量.
二、电势能
这与重力做正功或负功时，重力势能的变化情况相似
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
电势能减少
E
q
F
A
B
若规定EPA=0，电荷在B点具有的电势能多大？
电势能为负表示的物理意义是什么？
设A点的电势能
WAB = EPA－EPB =103J
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，等于把它从这点移动到零势能位置的过程中静电力所做的功
3、电势能是相对的，与零电势能面有关
电势能为负表示电荷在该处的电势能比零还要小.
5、电势能是电荷和电场所共有的，具
有系统性
4、电势能是标量
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：电荷与电场之间的作用力
重物在重力场中的势能叫重力势能
电荷在电场中的势能叫电势能EP
Ep由重力及物体和参考面间的相对位置决定
EP由电荷及电荷与电场间的相
对位置决定
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
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
W重 = EP1-EP2
WAB = EPA-EPB
三、电势能
1.因为在电场中移动电荷时静电力做功与移动
路径无关,所以电荷在电场中有电势能(EP)
2.静电力对电荷做正功 ,电荷的电势能减少
WAB = EPA - EPB =-ΔEP
静电力做的功等于电势能的减少量.
3.电势能具有相对性,电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功
(通常把离场源无限远处或大地表面的电势能
规定为零)
讨论:
2.若取B点的电势能为零,则正点电荷q在A点的电势能为多少
1.若把正点电荷从A移动到B点，电荷的电势能如何变化？
M

E
A
B
L
3.若正点电荷的电量为2q、 3q、 …则它们在A点的电势能为多少
4.分析EPA/q一定吗？
EPA / q = E L COSθ
能否用电势能反映电场中A点的性质
分析知，电势能还与电荷有关，故不能用电势能反映电场某点的性质，你能否找到反映电场某点性质的物理量呢？（以前用过类似的方法）
若放在A点的点电荷是负电荷呢？
电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值
1 V = 1 J/C
四、电势
1. 定义:
2. 公式:
3. 单位: 伏特(V)
(计算时要代入正负号)
(描述静电场各点能的性质)
例2. 试探电荷q1放在电场中的A点,电势能为Ep, 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___________
EP/q1
EP/q1
若把试探电荷q1放在电场中的另一点B点,则B点的电势是否一定为
EP/q1？
1. 电势具有相对性,即要确定电势,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.)
电势中应注意的几点
电势能具有相对性，由公式
可知：
例3. 将一电量为 的点电荷从电场外一点O移至电场中某点A, 电场力做 功 ,求A点的电势.
解:
场外一点O的电势为
点评:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负.
O A 静电力做功
2. 电势是标量,有正负,数值取决于零电势的选取.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)
电势中应注意的几点
如图，假如正的试探电荷沿着电场线从左向右移向B点，它的电势能是逐渐 的。(填“增大”或“减小”）
因此，可以说，沿着电场线方向电势逐渐降低。
减少
由公式
可知：
假如是负的试探电荷沿着电场线从左向右移向B点，它的电势能是逐渐 的。(填“增大”或“减小”）
增加
由公式
可知：
3.沿电场线方向电势逐渐降低
电势中应注意的几点
1.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.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)
2. 电势是标量,有正负,数值取决于零电势的选取.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)
4、电势与电场强度的关系
问题1：电场强度大的地方电势是否一定高？
E大处φ高
E大处φ低
结论：E大处φ不一定高；φ高处E不一定大
问题2：电场强度为零的点电势一定为零吗？
.O
对O点：E=0，φ ≠0
对O点：φ =0，E ≠0
φ为零处E不一定为零，E为零处φ不一定为零
E大处φ不一定高；φ高处E也不一定大
4、电势与电场强度的关系
问题3：电势为零的点电场强度一定为零吗？
小结:
认识了电势能和电势
学会了电势能和电势的计算
清楚了电势能和电势的相对性
知道了电场性质另一描述
练习. 如图所示,在同一条电场线上有A . B .C 三点,将 的点电荷由A点移动到B点,电场力做什么功 做多少功 电势能变化了多少 在将该电荷由B点移到C点,电场力做什么功 做多少功 电势能变化了多少
A
B
C
等势面
一、等势面
电势相等的点所构成的面
二、典型电场的等势面
点电荷电场
等量同种、异种点电荷电场
带电导体的电场
匀强电场
点电荷的电场的等势线
等量异种电荷电场的等势面
等量同种电荷电场的等势面
匀强电场的等势面
带电导体周围的电场和等势面
观察特点：
等势面
三、等势面的特点
（2）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功．
（1）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，等势面疏处场强小。
（4）不同等势面在空间不相交。
（5）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面
牛刀小试：
1、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
作业:
P19 1 , 2