教科版选修3-1_4. 电势能 电势与电势差课件33张PPT

带箭头的直线是某区域电场线的一条，用EA、EB来表示A、B两点的电场强度，则下列说法正确的是( )
A
B
B、 EA＞EB
C、 EA＜EB
D、 EA、EB的大小关系不确定
A、 EA=EB
D
知识回顾
h
（一）重力做功的特点是什么?
A
B
C
mg
mg
mg
1.在这三次情况下
重力做功关系？
2.WG=mgh
3.可以引进重力势能的概念
一、电场力做功的特点
M
（二）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从A沿折线移至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从A沿曲线移至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从A沿其它曲线移至B，静电力做功？
5. 如果移动负电荷，1—4结论又如何？
M
?
E
A
B
q
F
－
E
B
+
M
A
F
?
q
+
W = q E·|AM|
6. 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,只与电荷的起始位置和
终止位置有关。
即：与初、末两点在电场线上的距离有关。
E
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
+
–
F
F
如何增加或减小电势能？
重力势能的变化：
势能减少
势能增加
G
G
沿着力的方向运动：势能减少
逆着力的方向运动：势能增加
同减反增
v
v
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
+
–
静止
静止
1. 电荷由静止释放,将如何运动?
2.能否从能量的角度解释动能的增加?
+
–
电势能
由于电荷间具有相互作用力，所以电荷
在力的作用下便会有运动的趋势，这种
趋势就是一种隐藏的能，叫电势能。
知识探究
1. 定义：电荷在静电场中也具有势能，这个势能叫做静电势能，简称电势能，用符号EP表示。
2.静电力对电荷做正功 ,电荷的电势能减少
(负功)
WAB=-△EP=EPA-EPB
(增加)
即：静电力做的功等于电势能变化量的相反数。
二、电势能
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)
例1.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,静电力做功为多少?电势能如何变化?若规定EPB=0,则EPA=?若规定EPA=0,则EPB=?
E
A
B
F
q
+
电势能减少
答案：
EPA =qELCOSθ
2.若取B点的电势能为零,则A点的电势能为多少?
1.若在AB两点间分别移动正、负电荷，请比较电荷电势能的变化。
M
?
E
A
B
L
3.点电荷的电量为2q、 3q、
4.分析EPA/q一定吗？
EPA / q =ELCOSθ
5.点电荷的电量为-q、-2q、 -3q、… 则A点的电势能为多少?
… 则A点的电势能为多少?
电势能与电量的比值为多少?
+
q
F
知识探究
电荷在电场中某一点的电势能EP与它的电荷量q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)
三、电势与电势差
4. 电势差：电场中两点电势的差值。
UAB＝φA－φB=-UBA
U
AB
＝
W
AB
q
5．电势和电场强度的区别和联系
电势φ
电场强度E
物理意义
描述电场的能的性质
描述电场的力的性质
大小
(1)电场中某点的电势等于该点跟选定的标准位置(零电势点)间的电势差
(2)φ＝Ep/q，φ在数值上等于单位正电荷在电场中该点具有的电势能
(1)电场中某点的场强等于放在该点的点电荷所受到的电场力F跟点电荷电荷量q的比值
(2)E＝F/q，E在数值上等于单位正电荷在该点所受到的静电力
特别提醒：当涉及φ、Ep、q三者关系的问题时，一定要考虑三者的正负号问题。
矢标性
标量
矢量
单位
V/m
N/C
联系
(1)电势沿着电场强度的方向降低
(2)大小之间不存在任何关系，电势为零的点，场强不一定为零；电势高的地方，场强不一定大；场强为零的地方，电势不一定为零；场强大的地方，电势不一定高
6.电势和电势能的区别和联系
电势φ
电势能Ep
物理意义
反映电场的能的性质的物理量
电荷在电场中某点所具有的电势能
相关因素
电场中某一点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟点电荷q无关
电势能大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的
大小
电势沿电场线逐渐下降，取定零电势点后，某点的电势高于零者，为正值；某点的电势低于零者，为负值
正点电荷(＋q)电势能的正负跟电势的正负相同；负点电荷(－q)电势能的正负跟电势的正负相反
7.电势与电势差的区别和联系
电势φ
电势差U
联
系
数值关系
UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA
单位
相同，均是伏特(V)，常用还有kV，mV等
标矢性
都是标量，但均具有正负
物理意义
均是描述电场能的性质的物理量
7.电势与电势差的区别和联系
例2. 试探电荷q1放在电场中的A点,电势能为EP(规定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)。
若现在不取无限远处电势能为零,A点的电势还是 吗?
说明：电场中的电势由电场自身和零电势的选取决定！与放入该点的电荷无关！
例3.将一电量为q=+2×10-6c的点电荷从电场外一点P(零电势点)移至电场中某点A, 电场力做功4×10-5J,求A点的电势。
解:
场外一点P的电势为:
从P A,电场力做的功
提示:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负。
例4.将带电荷量为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3×10－5 J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10－5 J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？B点和C点的电势分别为多少？
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。(通常规定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。)
例5.把q1=4×10-9c的试探电荷放在电场中的A点,具有6×10-8J的电势能,求A点的电势。
若把q2=2×10-10c的试探电荷放在电场中的A点,电荷所具有的电势能是多少?
若把q3=-2×10-12c的试探电荷放在电场中的A点,电荷所具有的电势能又是多少?
答案：
EPA1=2×10-10×15=3×10-9(J)
EPA2=-2×10-12×15=-3×10-11(J)
——电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面。
等势面的性质：
1.沿着等势面移动电荷时，电场力所作的功为零。
2.在任何静电场中电场线与等势面是互相垂直的。
3.等势面越密(即间距越小)的区域，场强越大。
四、等势面
【约定】为了使等势面能够反映电场的强弱，通常使相邻等势面之间的电势差相等(这样的等势面叫做等差等势面)。
几种常见的
等
势
面
等量异种点电荷的电场线和等势面
等量同种点电荷的电场线和等势面
正点电荷的电场线和等势面
孤立带电体的电场线和等势面
1、判断题（并简要说明理由。）
⑴、电荷沿电场线方向移动时，其电势能一定减小。（ ）
⑵、检验电荷在电场中某点所受的电场力很大时，它在该点具有的电势能也一定大。（ ）
⑶、把两个异号电荷靠近时，电荷电势能增大。
（ ）
⑷、电荷在电场中移动时，若电场力对电荷做正
功，电荷的电势能一定减小.（ ）
巩固练习
2、图为电场中的一条电场线，A、B为这条电场线上的两点，则（ ）
A、B点的场强一定比A点的小
B、B点的电势一定比A点的低
C、将电荷从A点移到B点，电荷的电势能一定减小
D、A点的正电荷在只受电场力作用下一定沿电场线运动到B点
B
3、下列说法正确的是（ ）
A、在等势面上移动电荷，电场力总是不做功
B、电荷从A点移到B点，电场力做功为零，则电
荷一定是沿等势面移动的
C、在同一个等势面上的各点，场强的大小必然
是相等的
D、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的
等势面
AD
4、在电场线上有A、B、C三点，设C点接地，将1C的正电荷由C移到A点，电场力做功为5J；再将该电荷由A移到B，电场力做功为－8J，求 、 分别是多大？
B
A
5. 如图所示,在同一条电场线上有A、B、C 三点,将q=-6×10-6c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