1.4 电势能和电势 (共25张PPT)

(共25张PPT)
4
电势能和电势
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，必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；
复习提问：
重力做负功，重力势能增加
思考：在匀强电场中，一个正电荷由静止开始释放后，将如何运动?
E
在电场力作用下正电荷将做匀加速直线运动，经过一段时间的加速后获得一定的速度，正电荷的动能也由零开始增大
+
F
电荷的动能开始增大，说明有其他形式的能转化为动能，你知道是什么能转换为电荷动能的吗?
让正电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点运动到B点，我们来计算这几种情况下静电力对该电荷所做的功。
一、静电力做功有什么特点？
M
E
1、将电荷q从A沿直线移至B:
A
B
?
+
q
+
q
F
一、静电力做功的特点
W=
F·|AB|cosθ=qE·|AM|
M
?
E
A
B
2、将电荷q从A沿折线移至B:
对AM:
W1
=
qE
·|AM|
对MB:
W2
=
0
对全程:
W
=
W1
+
W2=
qE·|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
+…
=
qE·（x1
+
x2
+
x3
+…）=qE·|AM|
W1
=qE
·x1
W2
=qE
·x2
W3
=qE
·x3
…
…
…
…
M
x1
+
x2
+
x3
+…=?
x1
x2
4、将正电荷q沿其它任意曲线从A移至B，静电力做功是否都相同？
E
B
+
M
A
F
?
q
+
WAB=qE·|AM|
5、静电力做功的特点：
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
这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但对于非匀强电场也适合。
h
回顾重力势能的概念是如何引入的?
A
B
C
mg
mg
mg
1、重力做功与路径无关，只与初、末位置有关。
2、重力做功物体能量会发生变化
3、物体由于所处位置而具有的能量称为势能
同样，由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，只与初、末位置有关，故电荷在电场中也具有势能－－电势能。
电势能反映电场和处于其中的电荷所共同具有的能量
x
讨论:下列情况中，正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
x
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.
静电力做负功，电荷的电势能增加.
静电力做正功，电荷的电势能减少.
静电力做负功，电荷的电势能增加.
归纳总结：
重力做功与重力势能的关系
静电力做功与电势能的关系
如何求重力势能
如何求电势能
WG=Ep1－Ep2
WAB=EpA－EpB
Ep=mgh
EPA=WAO
重力做正功（负功）重力势能减小（增加），即重力做的功等于重力势能的减少量。
静电力做正功（负功）电势能减小（增加），即静电力做的功等于电势能的减少量。
等于重力把物体从该点移动到零势能位置时做的功
等于静电力把它从该点移动到零势能位置时做的功
H
h
B
O
A
零势能位置：通常把电荷在离场源电荷元限远处或电荷在大地表面的电势能规定为0
二、重力势能与电势能的类比
1、定义：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
2、静电力做功与电势能的关系：
静电力做正功，电势能减少；
静电力做负功，电势能增加
3、
静电力做的功等于电势能的减少量
4、相对性：电势能是相对的，与零势能点的选择有关。通常把电荷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。
三、电势能Ep
5、电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力所做的功，即EP=W
例1、如图所示，在场强为E=103N/C的匀强电场中，点电荷q=+5c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=?
E
A
B
F
q
+
典型例题：
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。
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.)
1、定义：
4、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
2、相对性：一般选取无穷远或大地电势为零。
1J/C=1V
3、电势是标量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值；正值表示该点电势比零高，负值表示该点电势比零低。
三、电势
注意：计算时需要将EP及q的＋、－号带入一起运算
5、沿电场线
(场强)方向电势越来越低
A
B
E
1、定义：电场中电势相同的各点构成的面
四、等势面
⑴在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功
⑵电场线（或E）垂直等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面
⑶不同等势面在空间不相交、不相切，闭合
2、等势面的特点：
+
－
3、几种常见的等势面
四、等势面
3、几种常见的等势面
四、等势面
E
如图所示，甲是等量异号电荷的电场线分布图，乙是等量同号点电荷的电场线分布图。AOB是两点电荷的连线的中垂线，O是连线中点。讨论：
在甲图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？如果换成乙图中移动又如何？
如图所示，甲是等量异号电荷的电场线分布图，乙是等量同号点电荷的电场线分布图。AOB是两点电荷的连线的中垂线，O是连线中点。讨论：
⑵在乙图中，把单位正试探电荷从O点沿OA移动到无限远处，静电力是否做功？电势能是否变化？怎样变化？
方法一：根据电场力做功的正负判断：
如何比较电荷电势能的大小呢？
方法二：直接根据公式判断（此时需要将电荷的正负、电势的正负都代入一起运算）
电场力做正功，电势能减少；
电场力做负功，电势能增加。
方法三：根据电场线来判断：
负电荷
电势能增加
电场力做负功
顺着电场线移动
正电荷
电势能减小
电场力做正功
顺着电场线移动
１、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
课堂练习：
２、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
课堂练习：
３、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
课堂练习：