电场能的性质知识点 (2)

《电场能的性质》知识点

一、电场力做功与电势能

1．电场力做功的特点

(1)电场中移动电荷时，电场力做功与路径无关，只与初末位置有关，可见电场力做功与重力做功相似．

(2)在匀强电场中，电场力做的功W＝Eqd，其中d为沿电场线方向的位移．2．电势能

(1)定义：电荷在电场中具有的势能．电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到

零势能位置时电场力所做的功．

(2)电场力做功与电势能变化的关系：电场力做的功等于电势能的减少量，即W AB ＝E p A－E p B.

(3)电势能的相对性：电势能是相对的，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

1．电势

(1)定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值．

(2)定义式：φ＝.

(3)标矢性：电势是标量，其大小有正负之分，其正(负)表示该点电势比电势零点高(低)．

(4)相对性：电势具有相对性，同一点的电势因零电势点的选取的不同而不同．

(5)沿着电场线方向电势逐渐降低．

2．等势面

(1)定义：电场中电势相等的各点构成的面．

(2)特点

①电场线跟等势面垂直，即场强的方向跟等势面垂直．

②在等势面上移动电荷时电场力不做功．

③电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面．

④等差等势面越密的地方电场强度越大；反之越小．

⑤任意两等势面不相交．

三、电势差

1．电势差：电荷q在电场中A、B两点间移动时，电场力所做的功W AB跟它的电荷量q的比值，叫做A、B间的电势差，也叫电压．

公式：U AB＝.

2．电势差与电势的关系：U AB＝φA－φB，电势差是标量，可以是正值，也可以是负值，而且有U AB＝－U BA.

3．电势差U AB由电场中A、B两点的位置决定，与移动的电荷q、电场力做的功W AB 无关，与零电势点的选取也无关．

4．电势差与电场强度的关系：匀强电场中两点间的电势差等于电场强度与这两点沿电场线方向的距离的乘积．即U＝Ed，也可以写作E＝.

考点一电势高低及电势能大小的判断方法

1．比较电势高低的方法

(1)沿电场线方向，电势越来越低．

(2)判断出U AB的正负，再由U AB＝φA－φB，比较φA、φB的大小，若U AB>0，则φA>φB，

若U AB<0，则φA<φB.

2．电势能大小的比较方法

做功判断法

电场力做正功，电荷(无论是正电荷还是负电荷)从电势能较大的地方移向电势能较小的地方，反之，如果电荷克服电场力做功，那么电荷将从电势能较小的地方移向电势能较大的地方．

特别提醒其他各种方法都是在此基础上推理出来的，最终还要回归到电场力做功与电势能的变化关系上．

考点二电场线、等势面及带电粒子的运动轨迹问题

1．几种常见的典型电场的等势面比较

2.带电粒子在电场中运动轨迹问题的分析方法

(1)从轨迹的弯曲方向判断受力方向(轨迹向合外力方向弯曲)，从而分析电场方向或电荷的正负；

(2)结合轨迹、速度方向与静电力的方向，确定静电力做功的正负，从而确定电势能、电势和电势差的变化

等；

(3)根据动能定理或能量守恒定律判断动能的变化情况．

考点三匀强电场中电势差与电场强度的关系

1．在匀强电场中电势差与电场强度的关系式为U＝Ed，其中d 为两点沿电场线方向的距离．由公式U＝Ed可以得到下面两个结论：

结论1：匀强电场中的任一线段AB的中点C的电势φC＝，如图6甲所示．结论2：匀强电场中若两线段AB∥CD，且AB＝CD，则U AB＝U CD(或φA－φB＝φC －φD)，如图乙所示．

2．在非匀强电场中，不能用U＝Ed进行计算，但可以进行定性分析，一般沿电场线方向取相同的长度d，线段处于场强较大的区域所对应的电势差U较大．

考点四用功能关系分析带电粒子的运动

1．功能关系

(1)若只有电场力做功，电势能与动能之和保持不变；

(2)若只有电场力和重力做功，电势能、重力势能、动能之和保持不变；

(3)除重力外，其他各力对物体做的功等于物体机械能的变化．

(4)所有力对物体所做功的代数和，等于物体动能的变化．

2．电场力做功的计算方法

(1)由公式W＝Fl cosα计算，此公式只适用于匀强电场，可变形为：W＝qEl cosα.

(2)由W＝qU来计算，此公式适用于任何形式的静电场．

(3)由动能定理来计算：W电场力＋W其他力＝ΔE k.

(4)由电势能的变化来计算：W AB＝E p A－E p B.

考点五静电场中涉及图象问题的处理方法和技巧

1．主要类型：

(1)v－t图象；(2)φ－x图象；(3)E－t图象．

2．应对策略：

(1)v－t图象：根据v－t图象的速度变化、斜率变化(即加速度大小的变化)，确定

电荷所受电场力的方向与电场力的大小变化情况，进而确定电场的方向、电势的高低及电势能的变化．

(2)φ－x图象：①电场强度的大小等于φ－x图线的斜率大小，电场强度为零处，

φ－x图线存在极值，其切线的斜率为零．②在φ－x图象中可以直接判断各点电势的大小，并可根据电势大小关系确定电场强度的方向．③在φ－x图象中分析电荷移动时电势能的变化，可用W AB＝qU AB，进而分析W AB的正负，然后作出判断．

(3)E－t图象：根据题中给出的E－t图象，确定E的方向，再在草纸上画出对应电场线的方向，根据E的大小变化，确定电场的强弱分布．