电势能和电势-授课课件.ppt

1、复习回顾复习回顾cosWF L 1 1、功的计算：、功的计算：2 2、重力做功的特点：、重力做功的特点：(1)(1)与路径无关与路径无关,由初末位置的高度差来决定由初末位置的高度差来决定.(2)(2)重力做功重力做功WG与重力势能变化的关系与重力势能变化的关系12GPPWEE(3)(3)重力势能是重力势能是相对相对的的,须选定零势能参考面须选定零势能参考面功是能量转化的量度！功是能量转化的量度！重力做重力做正功正功，重力势能，重力势能减少减少重力做重力做负功负功，重力势能，重力势能增加增加 力学中我们研究问题时，是分别从力学中我们研究问题时，是分别从动力学动力学和能量和能量两个角度来进行的。现

2、在电学中我们要两个角度来进行的。现在电学中我们要深刻认识电场的性质，也要采用类似的方法。深刻认识电场的性质，也要采用类似的方法。前面三节内容我们已经从电荷在电场中受力的前面三节内容我们已经从电荷在电场中受力的作用作用，说明电场具有力的性质，建立了电场强，说明电场具有力的性质，建立了电场强度的概念，那么从能量的角度来看，电场又有度的概念，那么从能量的角度来看，电场又有什么性质呢？什么性质呢？一个一个试探电荷试探电荷在在电场中电场中某点由静止释放某点由静止释放,将如何运动将如何运动?E 在电场力作用下在电场力作用下电荷做加速运动电荷做加速运动,一段时一段时间后获得一定的间后获得一定的速度速度,试探

3、电荷的试探电荷的动能动能增加增加.+F什么能转换为动能的呢什么能转换为动能的呢?我们首先来研究静电力做功的问题我们首先来研究静电力做功的问题M一、静电力在匀强电场中做功有什么特点一、静电力在匀强电场中做功有什么特点EW=F|AB|cos=q Eq E|AM|AM|1.1.将电荷将电荷q q从从A A沿直线移至沿直线移至B:B:AB+q q+q qFMEAB2.2.将电荷将电荷q q从从A A沿折线移至沿折线移至B:B:对对AM:W1=q E|AM|对对MB:W2=0对全程对全程:W=W1+W2=q E|AM|+q qF+q qF3.3.将电荷将电荷q q从从A A沿曲线移至沿曲线移至B:B:M

4、EAB+q qFEAB+q qF+q qF+q qF+q qFW=W1+W2+W3+=q E|AM|W1=q E x1W2=q E x2W3=q E x3 Mx1+x2+x3+=?X1x2x3MEW=F|AB|cos（180-）=-q Eq E|AM|AM|AB-q qF4.4.如果移动负电荷，结论又如何？如果移动负电荷，结论又如何？结论：静电力做功的特点结论：静电力做功的特点 在在匀强电场匀强电场中移动电荷时中移动电荷时,静电力做的功静电力做的功与电荷经过的与电荷经过的路径无关路径无关,与电荷的与电荷的起始起始位置和位置和终止终止位置有关位置有关思考：思考：这个结论适合于其它电场吗？这个结论

5、适合于其它电场吗？由于移动电荷时静电力做的功与由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，电荷在电场中具移动的路径无关，电荷在电场中具有跟位置相关的能，这种能叫做有跟位置相关的能，这种能叫做，用，用E EP P表示。表示。二、电势能二、电势能电场力做电场力做正功正功，电势能，电势能减少减少；1、电场力做功与电势能变化的关系、电场力做功与电势能变化的关系电场力做电场力做负功负功，电势能，电势能增加增加。与与重力做功跟重力势能变化关系重力做功跟重力势能变化关系相类比相类比讨论讨论:下列电荷在电场中移动时下列电荷在电场中移动时,静电力静电力做什么功做什么功?电荷的电势能如何变化电荷的电势能如何变化?

6、EABAB+若在电场中移动的是负电荷呢若在电场中移动的是负电荷呢?FF+E-FFPBPAABEEW重力做的功等于重力势能的重力做的功等于重力势能的减少量减少量静电力做的功等于电势能的静电力做的功等于电势能的减少量减少量2121PPGEEmghmghWABE+重力势能的重力势能的减少量减少量电势能的电势能的减少量减少量PBPAABEEWABE+设EPB=0PAABEW则零势能零势能参考点参考点JWAB10ABE+设EPB=0JWEABPA10则JWAB10ABE-设EPB=0JWEABPA10则负号表示电负号表示电势能的势能的大小大小 例例1.1.如图如图,在场强在场强E=10E=103 3N/

7、CN/C的匀强电场中的匀强电场中,点电荷点电荷q=+1cq=+1c从从A A移动到移动到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,电场力电场力做功为多少做功为多少?电势能如何变化电势能如何变化?电荷在电荷在B B点具有的电势能多大？点具有的电势能多大？电势能减少电势能减少JWAB310EqFAB设设A A点的电势能点的电势能0PAEWAB=EPAEPB=103JJJWEEABPAPB3310100+如果零势能点如果零势能点不在不在A点，则点，则B点的电势能点的电势能还是这么大吗？还是这么大吗？电势能为电势能为负负表示电荷在该处的电势能比零表示电荷在该处的电势能比零还要小还要小.3 3、电势能

8、是电荷和电场所共有的，具、电势能是电荷和电场所共有的，具 有有系统性系统性2 2、电势能是、电势能是相对相对的，与零势能面有关的，与零势能面有关4 4、电势能是、电势能是标量（标量（正负表示大小，不表示方向正负表示大小，不表示方向）通常把电荷在离场源电荷通常把电荷在离场源电荷无限远处无限远处的电势的电势能规定为能规定为零零，或把电荷在，或把电荷在大地表面大地表面上电势能规上电势能规定为定为零零。重力势能和电势能类比重力势能和电势能类比 重力场中，重力：地球和重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力物体之间存在的吸引力电场中，电场力：电荷之电场中，电场力：电荷之间的作用力间的作用力有重力就有重

9、力势能有重力就有重力势能Ep=mgh有电场力就有相应的能，有电场力就有相应的能，叫电势能叫电势能EPEp由物体和地面间的相对由物体和地面间的相对位置决定位置决定EP由电荷间的相对位置决定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正功，电势能就减少电场力做负功，电势能就增加电场力做负功，电势能就增加电场力作功，电势能改变电场力作功，电势能改变重力做功，重力势能改变重力做功，重力势能改变重力做正功，重力势能就减少重力做正功，重力势能就减少重力做负功，重力势能就增加重力做负功，重力势能就增加W W重重 =E=EP P初初-E-EP P末末W W电电 =E=EP P初初-E-EP P末末

10、右图中右图中MNMN为某电场中一条电场线，方为某电场中一条电场线，方向向右，在向向右，在MNMN上取两点上取两点a a、b b，今将，今将一一正正点电荷点电荷q q从从a a移到移到b b则（则（）A.A.电场力做正功，电场力做正功，q q的电势能增加；的电势能增加；B.B.电场力做负功，电场力做负功，q q的电势能增加；的电势能增加；C.C.电场力做正功，电场力做正功，q q的电势能减少；的电势能减少；D.D.电场力做负功，电场力做负功，q q的电势能减少。的电势能减少。若若q q为负点为负点电荷呢？电荷呢？例例2 2+v vF FqF F做做正功正功C尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是

11、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很大差异存在两种电荷存在两种电荷 正电荷顺电场线移动，正电荷顺电场线移动，电场力做正功，电势能减少电场力做正功，电势能减少 负电荷顺电场线移动，负电荷顺电场线移动，电场力做负功，电势能增加电场力做负功，电势能增加 正电荷逆电场线移动，正电荷逆电场线移动，电场力做负功，电势能增加电场力做负功，电势能增加 负电荷逆电场线移动，负电荷逆电场线移动，电场力做正功，电势能减少电场力做正功，电势能减少下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（）A.A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大势能增大B.B.当两负点电荷相互

12、靠近时，它们的电当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大势能增大C.C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小时，它们的电势能减小D.D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近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。时，它们的电势能增大。电场力做电场力做正功正功，电势能，电势能减少减少；电场力做电场力做负功负功，电势能，电势能增加增加。与重力做功类比与重力做功类比ABC课堂练习一课堂练习一将带电量为将带电量为6 61010-6-6C C的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的A A点点移到移到B B点，克服电场力做了点，克服电场力做了3 310

13、10-5-5J J的功，的功，再从再从B B移到移到C C，电场力做了，电场力做了1.21.21010-5-5J J的功，的功，则（则（1 1）电荷从）电荷从A A移到移到B B，再从，再从B B移到移到C C的过程的过程中电势能共改变了多少？中电势能共改变了多少？（2 2）如果规定）如果规定A A点的电势能为零，则该电荷点的电势能为零，则该电荷在在B B点和点和C C点的电势能分别为多少？点的电势能分别为多少？（3 3）如果规定）如果规定B B点的电势能为零，则该电荷点的电势能为零，则该电荷在在A A点和点和C C点的电势能分别为多少？点的电势能分别为多少？增加了增加了1.81.81010-

14、5-5J J.E EPCPC=1.8=1.81010-5-5 J J E EPCPC=-1.2=-1.21010-5-5 J JE EPBPB=3=31010-5-5 J J E EPAPA=-3=-31010-5-5 J J 课堂练习二课堂练习二1 1、一个电荷只在电场力作用下从电场中、一个电荷只在电场力作用下从电场中的的A A点移到点移到B B点时，电场力做了点时，电场力做了5 510106 6J J的功，那么的功，那么 ()()A A电荷在电荷在B B处时将具有处时将具有5 510106 6J J 的电势的电势能能 B B电荷在电荷在B B处将具有处将具有5 510106 6J J 的动

15、能的动能 C C电荷的电势能减少了电荷的电势能减少了5 510106 6J J D D电荷的动能增加了电荷的动能增加了5 510106 6J J CDCD课堂练习三课堂练习三思考与讨论：如果电荷沿不同路径移动时思考与讨论：如果电荷沿不同路径移动时静电力做的功不一样，还能建立电势能的静电力做的功不一样，还能建立电势能的概念吗？概念吗？E EPAPA =q E L COS=q E L COS讨论讨论:1.1.若取若取B B点的电势能为零点的电势能为零,则正电荷则正电荷q q在在A A点的电势能为多少点的电势能为多少?MEABL2.2.正点电荷的电量为正点电荷的电量为2q2q、3q3q、3.3.分析

16、分析E EPAPA/q/q一定吗？一定吗？E EPAPA/q q =E L COS=E L COS4.4.点电荷的电量为点电荷的电量为-q-q、-2q-2q、-3q-3q、则则A A点的电势能为多少点的电势能为多少?则它们分别在则它们分别在A A点的点的电势能为多少电势能为多少?电势能与电量的比值为多少？电势能与电量的比值为多少？+q qF电荷在电场中某一点的电荷在电场中某一点的电势能电势能与与qEP1 V=1 J/C三、电势三、电势1.1.定义定义:它的它的电荷量电荷量的比值的比值2.2.公式公式:3.3.单位单位:伏特伏特(V)(V)(计算时要代入正负号计算时要代入正负号)例例.试探电荷试

17、探电荷q1放在电场中的放在电场中的A点点,电势能为电势能为E(规定无限远处电势能为零规定无限远处电势能为零),A点的电势为点的电势为_,若把试探电荷若把试探电荷q1换成试探电荷换成试探电荷q2放在放在电场中的电场中的A点点,A点的电势为点的电势为_(仍规仍规定无限远处电势能为零定无限远处电势能为零).1qE1qE若现在不取无限远处电势能为零若现在不取无限远处电势能为零,A点点的电势还是的电势还是 吗吗?1qE1.电势具有电势具有相对性相对性,确定电势确定电势,应先规定应先规定电场中某处的电势为零电场中某处的电势为零.(.(通常规定离场通常规定离场源电荷源电荷无限远处无限远处或或大地大地的电势为

18、零的电势为零.).)例例.将一电量为将一电量为 的点电荷从电场的点电荷从电场外一点外一点P移至电场中某点移至电场中某点A,电场力做功为电场力做功为 ，求，求A点的电势点的电势(取取P点电势为零）点电势为零）.cq6102J5104解解:场外一点场外一点P的电势为的电势为0pJWEPA5104VVqEPAA2010210465从从P A,电场力做的功电场力做的功 PAEW 点评点评:计算计算电势首先要规定电势首先要规定零电势处零电势处,且且电势可以为负电势可以为负.2.电势是电势是标量标量,但有正负。（但有正负。（负电势表负电势表示该处的示该处的电势电势比比零电势处零电势处电势电势低低.).)1

19、.电势具有电势具有相对性相对性,确定电势确定电势,应先规定应先规定电场中某处的电势为零电场中某处的电势为零.(.(通常规定离场通常规定离场源电荷源电荷无限远处无限远处或或大地大地的电势为零的电势为零.).)沿着电场线方向沿着电场线方向,电势将怎样电势将怎样变化变化?3.3.沿电场线方向电势沿电场线方向电势降低降低1.电势具有电势具有相对性相对性,确定电势确定电势,应先规定电应先规定电场中某处的电势为零场中某处的电势为零.(.(通常取离场源电通常取离场源电荷荷无限远处无限远处或或大地大地的电势为零的电势为零.).)2.电势是电势是标量标量,有正负有正负,数值取决于数值取决于零电零电势势的选取的选

20、取.(.(负电势表示该处的负电势表示该处的电势电势比比零电势处零电势处电势电势低低.).)把把 的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A点点,cq91104具有具有 的电势能的电势能,求求A点的电势点的电势.J8106若把若把 的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A点点,电电cq102102荷所具有的电势能是多少荷所具有的电势能是多少?1232 10qc 若把若把 的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A点点,电电荷所具有的电势能又是多少荷所具有的电势能又是多少?15VEp23109 JEp23109 J课堂训练课堂训练1课堂训练课堂训练2有关电场中某点的电势，下列说法中正

21、确有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（的是（）A A、由放在该点的电荷所具有的电势能的、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定多少决定B B、由放在该点的电荷的电量多少来决定、由放在该点的电荷的电量多少来决定C C、与放在该点的电荷的正负有关、与放在该点的电荷的正负有关D D、是电场本身的属性，与放入该点的电、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情况无关荷情况无关D D四、等势面四、等势面电势相等的点所构成的面。电势相等的点所构成的面。匀强电场的等势面1、等势面的特点、等势面的特点（1 1）在同一等势面上的任意两点间移动）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功电荷，电场力不做功

22、（2 2）电场线跟等势面垂直，且由电势较）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高的等势面指向电势较低的等势面 （4 4）等势面密处场强大、电场线密，等）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏势面疏处场强小、电场线疏 （3 3）不同等势面在空间不相交、不相切）不同等势面在空间不相交、不相切点电荷的电场的等势线点电荷的电场的等势线2 2、典型电场的等势面、典型电场的等势面等量异种电荷电场的等势面等量异种电荷电场的等势面等量同种电荷电场的等势等量同种电荷电场的等势面面带电导体周围电场的等势面1 1、关于等势面正确的说法是（关于等势面正确的说法是（）A A电荷在

23、等势面上移动时不受电场电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功力作用，所以不做功 B B等势面上各点的场强大小相等等势面上各点的场强大小相等 C C等势面一定跟电场线垂直等势面一定跟电场线垂直 D D两等势面不能相交两等势面不能相交CDCD2,如图所示，虚线如图所示，虚线a、b和和c是某静电场中的三个等势面，是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为它们的电势分别为 、和和 ，一带正电粒子射入电，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知：所示。由图可知：A、粒子从、粒子从K到到L的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功B、粒子从、粒子从L到到M的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功C、粒子从、粒子从K到到L的过程中，电势能增加的过程中，电势能增加D、粒子从、粒子从L到到M的过程中，动能减少的过程中，动能减少abcACabcKLMN