电势能、电势、等势上课用.ppt
第4节 电势能和电势,从能量角度认识电场,1、知道静电力做功与路径无关。2、理解静电力做功与电势能变化的关系，理解电势能的相对性。3、知道电势的定义方法及其定义式、单位。,学习目标,问题：一个带正电的试探电荷在匀强电场中某点由静止释放，若只受静电力作用，将如何运动?动能如何变化？,在电场力作用下电荷做匀加速运动，一段时间后试探电荷的动能增加.,思考：是什么能转化为试探电荷的动能呢?,曾经研究,类比：电荷在静电场中也会有势能吗？是电场力做功引起这种势能的变化吗？,方法：可否用研究重力场一样的方法来研 究电荷在电场中的能量呢？,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,重力做功的特点,问题：静电力做功的特点？,W=q E|AM|,W=q E|AM|+0,问题：静电力做功的特点,W1=q E x1,W2=q E x2,W3=q E x3,W=W1+W2+W3+=q E|AM|,用匀强电场分析：,4.将电荷q从A沿其它曲线移至B，静电力做功？,用匀强电场分析：,5.静电力做功有什么特点？,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(沿电场线方向的距离）。,6.这个结论对非匀强电场适用吗？,适用，证明超出中学要求,问题：静电力做功的特点,*由于移动电荷时静电力做功与路径无关，电荷在电场中某一位置也具有确定的势能。,这种势能叫做电势能。,概念：电势能,1.由于移动电荷时静电力做功与路径无关，电荷在电场中具有的势能叫电势能,问题:如图所示，电荷在电场中从A向B移动时，静电力做什么功?,问题：类比重力做功与重力势能的关系，电荷的电势能如何变化?,2.静电力对电荷做正功,电荷的电势能减少；静电力对电荷做负功,电荷的电势能增加。,WAB=EPA-EPB=-EP（增量的负值）,静电力做的功等于电势能的减少量.,左图：正电荷：静电力做正功负电荷：静电力做负功,右图：正电荷：静电力做负功负电荷：静电力做正功,概念：电势能,1.由于移动电荷时静电力做功与路径无关，电荷在电场中具有的势能叫电势能,WAB=EPA-EPB=-EP（增量的负值）,静电力做的功等于电势能的减少量.,3.电势能具有相对性。,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）,4.电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性。,5.电势能是标量。（正负表示大小，电势能为负表示电荷在该处的电势能比选取的势能零点的电势能还要小）,2.静电力对电荷做正功,电荷的电势能减少；静电力对电荷做负功,电荷的电势能增加。,EPA=q E Lcos,1.若取B点的电势能为零,则A点的电势能为多少?,若在AB两点间分别移动正、负电荷，请比较电荷电势能的变化,2.点电荷的电量为2q、3q、,3.分析EPA/q一定吗？,EPA/q,4.点电荷的电量为-q、-2q 则A点电势能与电量的比值多少?,则A点的电势能为多少?,思考与讨论,EPA=2q E Lcos,EPA=3q E Lcos,=EPA/2q,=EPA/3q=E L cos,EPA=-q E Lcos EPA/-q=E L cos,有什么发现？,该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。,电荷在电场中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）,概念：电势 描述电场能的性质的物理量,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.）,4.电势是标量：有正负，数值取决于零电势的选取。（负电势表示该处的电势比零电势处电势低.）,电荷在电场中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）,概念：电势,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.）,4.电势是标量：有正负，数值取决于零电势的选取。（负电势表示该处的电势比零电势处电势低.）,例：如图所示是等量异种电荷和等量同种电荷的电场线分布，AOB是两点电荷连线的垂直平分线，O是连线的中点。在甲乙两图中，把正试探电荷从O点沿OA移到无限远处，静电力是否做功？电势能和电势是否变化？如何变化？,甲图：OA,乙图：OA,静电力不做功电势能不变化电势不变化,静电力做正功电势能减少电势降低,沿电场线方向电势降低,A,甲图中从o点到c点呢？,电势能增加，电势增加,类比地理等高线,点电荷的等势面,等势面以点电荷为球心的一簇球面，越向外越稀疏。,等量异种点电荷的等势面,是两簇对称曲面，两点电荷连线的中垂面是一个等势面（电势为零），从正电荷到负电荷的连线上电势逐渐降低。,等量同种点电荷的等势面,等势面是两簇对称曲面，两电荷的连线上中点电势最低；中垂线上中点电势最高，向两侧电势逐渐降低，以中点对称的两点电势相等。,一头大一头小的导体的等势面,等势面越密集的地方，电场强度越大。,匀强电场的等势面,等势面是与电场线垂直，间隔相等，相互平行的一簇平面。,等势面的特点,（1）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。,（3）等势面密处场强大，等势面疏处场强小。,（4）不同等势面在空间不相交。,（5）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面。,
