电势能电势与电势差(完美版)

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1、武胜中学武胜中学 吴建兵吴建兵带箭头的直线是某区域电场线的一条，用带箭头的直线是某区域电场线的一条，用E EA A、E EB B来表示来表示A A、B B两点的电场强度，则下列说法两点的电场强度，则下列说法正确的是正确的是()()ABB、EAEBC、EAEBD、EA、EB的大小关系不确定的大小关系不确定 A、EA=EBD D知识回顾知识回顾h（一）重力做功的特点是什么（一）重力做功的特点是什么?ABCmg mg mg 1.1.在这三次情况下在这三次情况下重力做功关系？重力做功关系？2.2.W WG G=mgh=mgh3.3.可以引进重力势能的可以引进重力势能的概念概念一、电场力做功的特点一、电

2、场力做功的特点M（二）静电力做功有什么特点（二）静电力做功有什么特点?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:MEAB+q qFEAB+q qF+q qF+q qF+q qFW=WW=W1 1+W+W2 2+W+W3 3+=q E|AM|=q E|AM|W

3、1=q E x1W2=q E x2W3=q E x3 Mx1+x2+x3+=?X1x24.4.将电荷将电荷q q从从A A沿其它曲线移至沿其它曲线移至B B，静电力做功？，静电力做功？5.5.如果移动负电荷，如果移动负电荷，1414结论又如何？结论又如何？MEABq qFB+MAFq q+W=q E|AM|W=q E|AM|6.6.静电力做功有什么特点？静电力做功有什么特点？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,只与电荷的只与电荷的起始起始位置位置和和终止终止位置有关。位置有关。即：与初、末两点在即：与初、末两点在电场线

4、上的距离电场线上的距离有关。有关。E+FF如何如何增加增加或或减小减小电势能？电势能？重力势能的变化：重力势能的变化：势能减少势能减少势能增加势能增加GG沿沿着着力力的方向运动：的方向运动：势能减少势能减少逆逆着着力力的方向运动：的方向运动：势能增加势能增加同减反增同减反增vv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,静电力做什么功静电力做什么功?电荷的电势能如何变化电荷的电势能如何变化?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-FF+静止静止静止静止1.1.电荷由静止释放电荷由静止释放,将如何运动将如何运动?2.2.能否从能量的角度解释动能的增

5、加能否从能量的角度解释动能的增加?+电势能电势能由于电荷间具有相互作用力，所以电荷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，这种在力的作用下便会有运动的趋势，这种趋势就是一种趋势就是一种隐藏的能隐藏的能，叫，叫电势能电势能。知识探究知识探究1.1.定义：电荷在静电场中也具有势能，这个势能叫做定义：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，用符号静电势能，简称电势能，用符号E EP P表示。表示。2.2.静电力对电荷做静电力对电荷做正功正功 ,电荷的电势能电荷的电势能减少减少(负功负功)W WABAB=-=-E EP P=E=EPAPA-E-EPBPB(增

6、加增加)即：静电力做的功等于电势能即：静电力做的功等于电势能变化量的相反数。变化量的相反数。二、电势能二、电势能3.3.电势能具有相对性电势能具有相对性,电荷在某点的电势能电荷在某点的电势能,等于静电等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。(通常把离场源通常把离场源无限远处无限远处或或大地表面大地表面的电势能规定为零的电势能规定为零)JEPB310例例1.1.如图如图,在场强在场强E=10E=103 3N/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,静电力做功

7、为多静电力做功为多少少?电势能如何变化电势能如何变化?若规定若规定E EPBPB=0,=0,则则E EPAPA=?=?若规定若规定E EPAPA=0,=0,则则E EPBPB=?=?EABFq+JWAB310电势能减少电势能减少答案：答案：JEPA310E EPAPA =qELCOS=qELCOS2.2.若取若取B B点的电势能为零点的电势能为零,则则A A点的电势能为多少点的电势能为多少?1.1.若在若在ABAB两点间分别移动正、负电荷，请两点间分别移动正、负电荷，请比较电荷电势能的变化。比较电荷电势能的变化。MEABL3.3.点电荷的电量为点电荷的电量为2q2q、3q3q、4.4.分析分析

8、E EPAPA/q/q一定吗？一定吗？E EPAPA/q q =ELCOS=ELCOS5.5.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?则则A A点的电势能为多少点的电势能为多少?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知识探究知识探究电荷在电场中某一点的电势能电荷在电场中某一点的电势能E EP P与它与它的电荷量的电荷量q q的比值。的比值。qEP1 V=1 J/C1 V=1 J/C1.1.定义定义: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)三、电势与

9、电势差三、电势与电势差4.4.电势差：电场中两点电势的差值。电势差：电场中两点电势的差值。U UABABA AB B=-U=-UBABAUABWABq5电势和电场强度的区别和联系电势和电场强度的区别和联系电势电势电场强度电场强度E物理意义物理意义描述电场的能的性质描述电场的能的性质描述电场的力的性质描述电场的力的性质大小大小(1)电场中某点的电势等于该点跟电场中某点的电势等于该点跟选定的标准位置选定的标准位置(零电势点零电势点)间的电间的电势差势差(2)Ep/q，在数值上等于单位正在数值上等于单位正电荷在电场中该点具有的电势能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电场中某

10、点的场强等于放在该点的点电荷所受到的电场力点的点电荷所受到的电场力F跟跟点电荷电荷量点电荷电荷量q的比值的比值(2)EF/q，E在数值上等于单位在数值上等于单位正电荷在该点所受到的静电力正电荷在该点所受到的静电力特别提醒：特别提醒：当涉及当涉及、Ep、q三者关系的问题时，一三者关系的问题时，一定要考虑三者的正负号问题。定要考虑三者的正负号问题。矢标性矢标性标量标量矢量矢量单位单位V/mN/C联系联系(1)电势沿着电场强度的方向降低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

11、强为零的地方，电势零；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和电势能的区别和联系电势电势电势能电势能Ep物理物理意义意义反映电场的能的性质的物反映电场的能的性质的物理量理量电荷在电场中某点所具电荷在电场中某点所具有的电势能有的电势能相关相关因素因素电场中某一点的电势电场中某一点的电势的大的大小，只跟电场本身有关，小，只跟电场本身有关，跟点电荷跟点电荷q无关无关电势能大小是由点电荷电势能大小是由点电荷q和该点电势和该点电势共同决定的共同决定的大小大小电势沿电场线逐渐下降，电势沿电

12、场线逐渐下降，取定零电势点后，某点的取定零电势点后，某点的电势高于零者，为正值；电势高于零者，为正值；某点的电势低于零者，为某点的电势低于零者，为负值负值正点电荷正点电荷(q)电势能的电势能的正负跟电势的正负相同；正负跟电势的正负相同；负点电荷负点电荷(q)电势能的电势能的正负跟电势的正负相反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与电势差的区别和联系电势电势电势差电势差U联联系系数值关系数值关系UABAB，当，当B0时，时，UABA单位单位相同，均是伏特相同，均是伏特(V)，常用还有，常用还有kV，mV等等标矢性标矢性都是标量，但均具有正负都是标量，但均具有正负物理意义物理意义均

13、是描述电场能的性质的物理均是描述电场能的性质的物理量量7.电势与电势差的区别和联系电势与电势差的区别和联系例例2.试探电荷试探电荷q1放在电场中的放在电场中的A点点,电势能为电势能为EP(规定无规定无限远处电势能为零限远处电势能为零),A点的电势为点的电势为_,若把试探若把试探电荷电荷q1换成试探电荷换成试探电荷q2放在电场中的放在电场中的A点点,A点的电势点的电势为为_(仍规定无限远处电势能为零仍规定无限远处电势能为零)。1qEp1qEp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?1qEp说明：电场中的电势由电场自身和零电势的说明：电场中的电势

14、由电场自身和零电势的选取决定！与放入该点的电荷无关！选取决定！与放入该点的电荷无关！例例3.3.将一电量为将一电量为q=+2q=+21010-6-6c c的点电荷从电场外的点电荷从电场外一点一点P(P(零电势点零电势点)移至电场中某点移至电场中某点A,A,电场力做功电场力做功4 41010-5-5J,J,求求A A点的电势。点的电势。解解:场外一点场外一点P的电势为的电势为:0pJWEPAPA5104VVqEAPA2010210465从从P A,电场力做的功电场力做的功 提示提示: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,且电且电势可以为负。势可以为负。例例4.将带电荷量为将带电荷

15、量为6106C的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的A点点移到移到B点，克服电场力做了点，克服电场力做了3105 J的功，再从的功，再从B移移到到C，电场力做了，电场力做了1.2105 J的功，则的功，则(1)电荷从电荷从A移到移到B，再从，再从B移到移到C的过程中电势能共改的过程中电势能共改变了多少？变了多少？(2)如果规定如果规定A点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在B点和点和C点的电势能分别为多少？点的电势能分别为多少？B点和点和C点的电势分别为多点的电势分别为多少？少？1.电势具有电势具有相对性相对性,确定电势确定电势,应先规定电场中应先规定电场中某处的电势为零某处的电势

16、为零。(通常规定离场源电荷通常规定离场源电荷无限无限远处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势零电势的的选取选取。(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零电势处处电势电势低低。)3.电场线指向电势降低的方向！电场线指向电势降低的方向！沿着电场线方向沿着电场线方向,电势将怎样变化电势将怎样变化?MEAB+q q+q qFABCDE例例5.5.把把q q1 1=4=41010-9-9c c的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A A点点,具有具有6 61010-8-8J J的电势能的电势能,求求A A点的电势

17、。点的电势。若把若把q q2 2=2=21010-10-10c c的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A A点点,电荷所具有的电势能是多少电荷所具有的电势能是多少?若把若把q q3 3=-2=-21010-12-12c c的试探电荷放在电场中的的试探电荷放在电场中的A A点点,电荷所具有的电势能又是多少电荷所具有的电势能又是多少?)(15104106198VVqEPAA答案：答案：E EPA1PA1=2=21010-10-1015=315=31010-9-9(J)J)E EPA2PA2=-2=-21010-12-1215=-315=-31010-11-11(J)(J)电场中电势相等的点

18、构成的曲面叫做等势面。电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面。1.沿着等势面移动电荷时，电场力所作的功为零。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。在任何静电场中电场线与等势面是互相垂直的。3.等势面越密等势面越密(即间距越小即间距越小)的区域，场强越大。的区域，场强越大。四、等势面四、等势面为了使等势面能够反映电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场的强弱，通常使相邻等势面之间的电势差相等的电势差相等(这样的等势面叫做等这样的等势面叫做等差等势面差等势面)。几几种种常常见见的的等等势势面面等量异种点电荷的电场线等量异种点电荷的电

19、场线和等势面和等势面等量同种点电荷的电场线等量同种点电荷的电场线和等势面和等势面正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孤立带电体的电场线和等势面和等势面WWABAB=-E EP P=E=EPAPA-E EPBPB与与初、末两点在初、末两点在电场线上的距离电场线上的距离有关。有关。课堂小结课堂小结.沿着等势面移动电荷时，电场力所作的功为零。沿着等势面移动电荷时，电场力所作的功为零。.在任何静电场中电场线与等势面是互相垂直的。在任何静电场中电场线与等势面是互相垂直的。.等势面越密等势面越密(即间距越小即间距越小)的区域，场强越大。的区域，场强越大。巩固练习巩固练习B B

20、3 3、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（）A A、在等势面上移动电荷，电场力总是不做功、在等势面上移动电荷，电场力总是不做功B B、电荷从、电荷从A A点移到点移到B B点，电场力做功为零，则电点，电场力做功为零，则电 荷一定是沿等势面移动的荷一定是沿等势面移动的C C、在同一个等势面上的各点，场强的大小必然、在同一个等势面上的各点，场强的大小必然 是相等的是相等的D D、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的 等势面等势面ADBA5.5.如图所示如图所示,在同一条电场线上有在同一条电场线上有A A、B B、C C 三三点点,将将q=-6q=-61010-6-6c c的点电荷由的点电荷由A A点移动到点移动到B B点点,电电场力做什么功场力做什么功?做多少功做多少功?电势能变化了多少电势能变化了多少?在将该电荷由在将该电荷由B B点移到点移到C C点点,电场力做什么功电场力做什么功?做做多少功多少功?电势能变化了多少电势能变化了多少?VA5VC20BABC