1.4《电势能和电势》ppt课件

1.4电势能电势与电势差第一章静电场复习回顾cosWFL1、功的计算：2、重力做功有什么特点？(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定.(2)WG与重力势能的关系.12GPPPWEEE(3)重力势能是相对的,有零势能面.(人为选定)重力势能具有系统性功是能量转化的量度！试探电荷静止的放入电场中,将如何运动?E电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加.+F讨论：什么能转换为动能的呢?将试探正电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点移动到B点,静电力对电荷做功分别为多少?甲EMөW=Fcosθ·|AB|=qE·|AM|AB沿直线ABqF甲EAB沿折线AMBMөABAMW1=qE·|AM|W2=0MB所以：全过程做功W=W1+W2=qE·|AM|qFqFENAB乙沿曲线ANB呢?FE+qABWqEAMM结论：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，但与电荷经过的路径无关。(对于非匀强电场也适用)将+q由A移到B的过程电场力对电荷做功为：dAB+qELcosWqEdqEl电＝做功的过程是一个能量转化的过程，那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？我们学过了什么物理量做功与路径无关,只与初末位置有关?地球负电荷m+q重力场与电场的类比重力场电场mgqE场方向场方向地球附近的重力场跟电荷的电场相似正电荷-qqE场方向重力做功与重力势能的关系WG=EP1-EP2=-ΔEP1.重力做正功,重力势能减少.2.重力做负功,即物体克服重力做功,重力势能增加.重力做的功等于重力势能的减少量.尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异—存在两种电荷ABE电荷由A点运动的B点正电荷负电荷电场力做功正功负功电势能变化减少增加电势能的大小是与试探电荷的电性和电量q都有关，故不能用“电势能”来描述电场的性质。二.电势能电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。1.定义:2.静电力做的功等于电势能的减少量WAB=EPA–EPB=－ΔEP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?CNE310EW=EqL=J310JWEp310即电势能减少J310qqFAB要想确定电荷q在B点的电势能,该怎么办?(提示:类似于重力势能的确定)设A点的电势能0PAEPBPAABEEWJWEABPB310点评:1.确定电势能,首先要确定零电势能处.2.电势能为负表示电荷在该处的电势能小于零电势能处.EW=EqL=J310JWEp310即电势能减少J310qqFAB二.电势能电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。1.定义:2.静电力做的功等于电势能的减少量WAB=EPA-EPB3.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电场力所做的功.(通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零)能不能用电势能描述电场能的性质呢？ABBAABEpEpWqqqBAABU电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值2.公式:qEP3.单位:伏特符号为V1V=1J/C三.电势1.定义:1.沿着电场线方向,电势将怎样变化?2.如何确定电场中某点的电势?(提示:类比于电势能的确定.)3.电势为负数时,负号表示方向吗?1.电场线指向电势降低的方向2.与电势能的情况相似,应先确定电场中某点的电势为零.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.)3.电势是标量,只有大小,没有方向.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)4.电势反映电场的能的性质，由电场本身决定1.公式:BAABU2.单位:伏特符号为V三.电势差（电压）qWUABAB2、电势与电势差的比较：BAABU（1）电势差是电场中两点间的电势的差值，（2）电场中某一点的电势的大小，与选取的参考点有关；电势差的大小，与选取的参考点无关。（3）电势和电势差都是标量，单位都是伏特，都有正负值；电势的正负表示该点比参考点的电势大或小；电势差的正负表示两点的电势的高低。例1：将一个电量为－2×10－9C的点电荷从电场中的N点移到M点，需克服电场力做功1.4×10－8J，N、M两点间的电势差UNM为多少？若将该电荷从M移到N，电场力做什么功？UMN为多少？一个电荷量为1×10－5C的电荷，从电场外某点移到电场内的一点A时，克服电场力做功0.006J，则A点的电势为600V；如果此电荷从电场外移到电场内的另一点B时，电场力做功0.002J，则B点的电势为200V，UAB=400V；若有另一电荷量为0.2C的负电荷从A移到B点，电场力做正功，大小为80J。例2几种常见电场的等势面分布图谱：五、等势面：电场中电势相同的各点构成的面。离导体表面越近，等势面的形状与导体表面越相似。（1）在同一等势面上移动电荷，电场力不做功；（2）等势面与电场线处处垂直；（3）等势面间的疏密程度表示了场强的大小；等势面的法线表示了电场的方向，电场线的方向是由高等势面指向低等势面。（4）匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均匀的平面；例3、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相等；C．等势面一定跟电场线垂直；D．两不同等势面在空间不能相交。CD