高中物理电势能和电势_人教版-----------

一、静电力做功的特点
正电荷q在电场 强度为E的匀强 电场中由A运动 到M电场力做功 吗？做了多少功？
q受力吗？多 大？
A q
M
F
E
W=qE· ｜AM｜
求试探电荷＋q沿直线AB移动到B时电场 力做的功： B
E
+q
A

F
M
W F cos AB qE AM
B
E
+q
A
M
W qE AM
电势能和电势
复习回顾
功是能量转化的量度！
1、功的计算： W F L cos 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.
WG EP1 EP 2 EP
(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
设场外一点P的电势为 p
0
解: 从P
A,电场力做的功 W E PA
EPA W 4 105 J
EPA 4 105 A V 20V 6 q 2 10
点评:电势的确定首先要确定零电势处, 且电势可以为负.
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.图一表示等量异种电荷P和Q形成的电场内的一簇 等势面，求 (1)P、Q各带何种电荷？ (1)(2)把q=10－7C的正点电荷从A移到B，电场力做多少功？ (2)(3)把q从B移到C电场力做多少功？ (3)(4)把q从C移到A电场力做多少功？ (4)(5)q从A出发经过B和C回到A的过程中电场力对电荷做的 总功为多少？
例3、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点 移到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B 移到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则 （1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能 增加了1.8×10-5J. 共改变了多少？ （2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点 和C点的电势能分别为多少？
等势面 如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电 b 和c ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹 势分别为 a 、 如实线KLMN所示。由图可知：AC A、粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B、粒子从L到M的过程中，电场力做负功
C、粒子从K到L的过程中，电势能增加 D、粒子从L到M的过程中，动能减少
1.沿着电场线方向,电势将怎样变化?
1. 电场线指向电势降低的方向
2.如何确定电场中某点的电势?
(提示:类比于电势能的确定.)
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.)
例3. 将一电量为 q 2 106 c 的点电 荷从电场外一点P移至电场中某点A, 电 场力做 功 ,求A点的电势. 4 105 J
c
b
a
L
M
N
K
等势面
如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若 将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c 经b移动到d电场力做正功W2，则：
A.W1 W2，1 2 B.W1 W2，1 2 C.W1 W2，1 2 D.W1 W2，1 2
4 、电场力做多少功，电荷电势能就变 重力做多少功，物体重力势能 化多少。 WG EP1 EP 2 EP 就变化多少。
重力势能是相对的，与零势能面有关 5 、电势能是相对的，与零电势能面有关
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电势 能规定为零。 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从 该处移动到零势能位置所做的功
力对电荷做功为：
E
将-q由A移到B的过程，电场
W电＝ qEd qEl cos
二、电势能 电荷在电场中具有的与电荷位置有关的
能，叫电势能。
电场力做功与电势能有什么关系？（联系重力 做功与重力势能的关系）
1 、电荷在电场中具有电势能。 物体被举高具有重力势能。 2、电场力对电荷做正功，电荷的电势 重力对物体做正功，物体的重力势 能减小 能减小 3、电场力对电荷做负功，电荷的电势能 重力对物体做负功，物体的重力 增大 势能增大
它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入
试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的 电量q有关的（因q越大，其所受电场力就越大， 具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用 “电势能”来描述电场的能的性质，我们引入一
个新的物理量——“电势”来表示它。
三. 电势 电势：描述电场的能的性质的物理量。
WAB EPA EPB EP
6、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统 重力势能是物体和地球所共有的， 性 具有系统性 7、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力势能的 关系帮助理解电势能。
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
课堂训练
3、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A －6J的功， 点移到 B 点时，电场力做了 5 × 10 CD 那么 ( ) A．电荷在B处时将具有5×10－6J 的电势能 B．电荷在B处将具有5×10－6J 的动能 C．电荷的电势能减少了5×10－6J D．电荷的动能增加了5×10－6J
电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
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
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)
d
+q
A
L
将+q由A移 到B的过程电 做功的过程是一个 场力对电荷做 能量转化的过程， 功为： B 那么电场力做功的 过程是什么能转化 W电＝qEd qEl cos 为什么能呢？
3.如图所示，细线一端系着一个带电量为+q、质量为m 的小球，另一端固定于O点，加一匀强电场后可使小 球静止于图示位置，此时悬线与竖直方向夹角为θ 。 要使电场的场强最小，该电场场强的方向怎样？大小 如何？ 垂直悬线斜向上方 O

mg sin E q
q
练习. 如图所示,在同一条电场线上有A . B 6 .C 三点,将 q 6 10 c 的点电荷由A点移 动到B点,电场力做什么功?做多少功?电势能 变化了多少?在将该电荷由B点移到C点,电场 力做什么功?做多少功?电势能变化了多少?
A
A 5V
C
C 2V
B
B 0
课堂训练
课堂训练
4．如图1所示，a、b为某电场线上的两点， 那么以下的结论正确的是 （ ） AD A．把正电荷从a移到b，电场力做正功，电 荷的电势能减少 B．把正电荷从a移到b，电场力做负功，电 荷的电势能增加 C．把负电荷从a移到b，电场力做正功，电 荷的电势能增加 D． 从a到b电势逐渐降低
那么怎样去衡量电场的能的性质、怎样去定义“电势”呢？

如图所示，设想把一试探ห้องสมุดไป่ตู้荷+q 放在电场中 某处A或B。它们在电场力F的作用下均移至无 限远处。则有：WA>WB EpA-0>EpB-0 Ep A EpB q q
· B
· A
+
同理可知：若试探电荷为-q，也有：
Ep A q

EpB q
也就是说，比值EpA/q的大小与试探电荷的正负及电量 q均无关，只与电场中该点在电场中的位置有关，故其可 衡量电场的性质。
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
4、形状不规则的带电导 体附近的电场线及等势 面
5、匀强电场中的等势面： 垂直于电场线的一簇平面
例1. 如图,在场强 E 103 N C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? E A B 3
WAB 10 J
电势能减少
q
+
F
电荷在B点具有的电势能多大？ 设A点的电势能 EPA 0
WAB = EPA－EPB =103J 电势能为负表示 的物理意义是什 么？
2、 把 q1 4 10 c的试探电荷放在电场中的A 点,具有 6 108 J 的电势能,求A点的电势
10 q 2 10 c 的试探电荷放在电场中 （1）若把 2
9
的A点,电荷所具有的电势能是多少?
12 q 2 10 c 的试探电荷放在电场中 （2）若把 3
的A点,电荷所具有的电势能又是多少? .
EPB=3×10-5 J
EPC=1.8×10-5 J
（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点 和C点的电势能分别为多少？
EPA= -3×10-5 J
EPC=-1.2×10-5 J
电场的力的性质我们必须用场强E来描述，那
么电场的能的性质我们又应该用什么物理量来描