1、1.4 电势能 电势与电势差,1.正点电荷q在电场中由静止释放,将如何运动?,2.能否从能量的角度解释动能的增加?,思考：,回忆：重力做功的特点,A,B,C,1、物体沿着这三条路径移动的过程中，重力做功一样吗？ 重力做的功与路径无关 2、WG=mgh1-mgh2Ep=mgh 物体的重力势能等于它所受重力与所处高度的乘积,一、电场力做功的特点,在电场强度为E的匀强电场中，试探正电荷q沿几条不同路径从A点移动到B点，这几种情况下静电力对电荷所做的功分别是多少？,q所受的电场力：,电场力对q所做的功：,电荷q沿直线AB从A点移往B点：,正电荷q沿折线AMB从A点移往B点：,在线段AM上电场力对q所做
2、的功：,在线段MB上电场力对q所做的功：,一、电场力做功的特点,正电荷q沿任意曲线ANB从A点移动到B点：,可以用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近曲线ANB只要q移动方向与静电力平行，静电力都做功与静电力平行的短折线的长度之和等于AM,一、电场力做功的特点,M,不论q经由什么路径从A点移动到B点，电场力做的功都是一样的。在匀强电场中移动电荷时，电场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。这个结论对非匀强电场适用吗？这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但是可以证明对于非匀强电场也是适用的！,一、电场力做功的特点,1、由于移动电荷时电场力做的功与移动的路径无关，电荷在
3、电场中也具有势能，这种势能叫做电势能，用Ep表示。,物体下降时，重力做正功，重力势能减少 物体上升时，重力做负功，重力势能增加,类比于重力做功与重力势能的关系，静电力做功与电势能有什么关系呢？,二、电势能,回忆：重力做功与重力势能变化的关系,2、电场力做功与电势能变化的关系：,电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增大。,二、电势能,功是能量转化的量度，电场力做的功等于电势能的减少量。,WAB表示电荷从A点移动到B点的过程中静电力做的功EpA和EpB分别表示电荷在A点和B点的电势能如果知道了在两点间移动电荷时，静电力做的功，那么这两个位置的电势能知道吗？,电场力做的功只能决定电势能的变
4、化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值。,如果规定电荷在B点的电势能为零，则电荷在A点的电势能等于WAB,3、电势能具有相对性：要确定电荷在电场中某点的电势能的数值，必须先确定零电势能参考位置。电荷在某点的电势能，等于电场力把它从该点移动到零势能位置时所做的功。通常把电荷在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的电势能规定为零。,二、电势能,4、电势能是能量的一种形式，在国际单位制中，其单位也是焦耳（J）5、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性6、电势能是标量,由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重力势能都很相似，所以大家在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重
5、力势能的关系帮助理解电势能。,二、电势能,重力势能和电势能类比,重力场中，重力： 地球和物体之间存在的吸引力,电场中，电场力： 电荷之间的作用力,有重力就有重力势能Ep= mgh,有电场力就有相应的能，叫电势能EP,Ep由物体和地面间的相对位置决定,Ep由电荷间的相对位置决定,WG = EP1-EP2,WAB = EPA-EPB,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,正电荷顺电场线移动， 电场力做正功，电势能减少 负电荷顺电场线移动， 电场力做负功，电势能增加正电荷逆电场线移动， 电场力做负功，电势能增加 负电荷逆电场线移动， 电场力做正功，电势能减少,巩固练习：,1
6、、下列说法中，正确的是：（ ）A、把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加B、把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加C、把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电势能一定增加D、把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势能一定增加,2、把电量q1=5105C的电荷从电场中的A点移到B点，电场力做功W1=103J，则电荷q1在A、B两点的电势能EA1与EB1之差EA1EB1=_J；把q2=110-4C的电荷从A点移到B点，电场力做功W2=_J，电荷q2从A到B电势能的变化量为多少？,1103,2103,增加2103J,巩固练习：,讨论与交流：,1.在静电场中移动电
7、荷，电场力要做功，电荷与电场共有的电势能发生变化，说明电场具有能的性质。那么这们应该怎样描述电场的能的性质呢？能用检验电荷所具有的电势能来描述吗？,2.类比电场强度概念建立的过程，能否得到启发？,讨论与交流：,3.在匀强电场中若将电荷量为q0的检验电荷从A点移到B点时电场力做的功为W0，请将电荷量分别为2 q0 、3 q0 的电荷从A点移到B点时的关量填入下表：,2W0,3W0,nW0,W0,2W0,3W0,nW0,不难看出，检验电荷在电场中A、B两点电势能变化（ EPA-EPB ）与电荷量的比值 是一个与q无关，只由A、B两点位置有关的量，可以用公式表示为：,式中 、 分别是检验电荷在A、B
8、两点的电势能与检验电荷电荷量的比值。可以证明， 是一个与检验电荷无关，而只与电场中位置有关的量，它反映了静电场各点的能的性质。我们把它定义为电势。,三、电势 电势差,1、电势：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：,3、电势和电势差都是标量，在国际单位制中，电势和电势差的单位都是伏特，简称伏，符号是V， 1V=1J/C,我们规定A、B两点的电势之差A B为A、B两点的电势差，通常也称为电压，用UAB表示，即： UAB A B,由上式不难得出：,当我们知道了把电荷q从A点移到B点的过程电场力所做的功，就可以求出A、B两点的电势差，反之，当知道电场中A、B两点的电势差，就可求出在
9、A、B两点间移动电荷q电场力所做的功。,若选取了一个参考点（令这点的电势为零），则电场中各点的电势值就可由该点与参考点的电势差来确定，即：电场中某点的电势数值上等于单位正电荷由该点移动到参考点（零电势点）时电场力所做的功。,思考：沿着电场线方向，电势如何变化？,4、沿着电场线的方向，电势越来越低,应用举例：,在电场中把电荷q 2.0109C从A点移到B点，电场力做了1.0107J的正功，再把q从B点移到C点，又克服电场力做了4.0107J的功。（1）求AB、BC和AC间的电势差；（2）若选C为参考点，求A点和B点的电势；（3）若选B为参考点，求A点和C点的电势。两点间的电势差是否有变化？（教材
10、P21）,由上例可知，电场中某点电势的值与零电势点的选取有关，但是两点间的电势差与零电势点的选取无关。,通常选无穷远处或接地为零电势点。,课堂小结：,1.电势能：,2.电势：,4.电场力做功：,3.电势差：,注：在计算过程中，以上公式中的各物理量均带其正负号！,作业布置,1.课内：教材P22练习与评价,2.课外：(1)完成课外练习相关内容；(2)复习巩固已学内容，预习下一节教学内容.,等势面,地理上，等高线表示地势的高低。 在电场中常用等势面来表示电势的高低。 电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面 规定相邻等势面的电势差相等。画出一系列等势面，可以形象的描述电场中各点的电势分布情况,等势面,几种典型电场的等势面：,1、点电荷电场中的等势面： 以点电荷为球心的一簇球面,等势面,2、等量异种点电荷电场中的等势面： 两簇对称曲面,等势面,3、等量同种点电荷电场中的等势面： 两簇对称曲面,等势面,5、匀强电场中的等势面： 垂直于电场线的一簇平面,4、形状不规则的带电导体附近的电场线及等势面,等势面,等势面的特点： 1、等势面一定跟电场线垂直，在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功； 2、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面，任意两个等势面都不会相交； 3、等差等势面越密的地方电场强度越大,
