第2讲 电场能的性质

第2讲电场能的性质

主干梳理对点激活

知识点电势能Ⅰ

1．静电力做功

(1)特点：静电力做功与电荷的起始位置和□01终止位置有关，但与电荷经过的02路径无关。

□

(2)计算方法

04电场方向的距离，计算时q

①W＝qEd，只适用于□03匀强电场，其中d为沿□

不带正负号。

②W AB＝qU AB，适用于□05任何电场，计算时q要带正负号。

2．电势能

(1)定义：电荷在电场中由于受到电场力的作用而具有的与其相对位置有关的能量叫做电势能，用符号E p表示。

(2)静电力做功与电势能变化的关系

静电力做的功等于□06电势能的减少量，即W AB＝E p A－E p B。

(3)大小：电荷在某点的电势能，等于□07将电荷从该点移到零势能位置时静电力做的功。

[特别提醒](1)电势能由电场和电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的，我们习惯说成电场中的电荷所具有的。

(2)电势能是相对的，与零势能位置的选取有关，但电势能的变化是绝对的，与零势能位置的选取无关。

(3)电势能是标量，有正负，无方向。电势能为正值表示电势能大于在参考点时的电势能，电势能为负值表示电势能小于在参考点时的电势能。

(4)零势能位置的选取是任意的，但通常选取大地或无穷远处为零势能位置。

知识点电势Ⅰ

1．电势

(1)定义：电荷在电场中某一点的□01电势能E p与它的□02电荷量q的比值。

(2)定义式：φ＝□03E p q。

(3)矢标性：电势是□04标量，有正负之分，其正(负)表示该点电势比□05零电势高(低)。

(4)相对性：电势具有□06相对性，同一点的电势与选取的□07电势零点的位置有关。一般选取无穷远处为电势零点，在实际应用中常取大地的电势为零。

2．等势面

(1)定义：电场中□08电势相同的各点构成的面。

(2)四个特点

①在同一□09等势面上移动电荷时电场力不做功。

②等势面一定与□10电场线垂直。

③电场线总是从□11电势高的等势面指向□12电势低的等势面。

④等差等势面越密的地方电场强度□13越大，反之□14越小。

[特别提醒]电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的，与在该点是否放有电荷和所放电荷的电性、电荷量及电势能均无关。

知识点电势差Ⅱ

匀强电场中电势差与电场强度的关系Ⅱ

1．电势差

(1)定义：电场中两点间电势的差值。

(2)定义式：U AB＝□01φA－φB。显然，U AB＝－U BA。

(3)影响因素：电场中两点间电势差由电场本身决定，与电势零点的选取□02无关。

(4)电势差与电场力做功的关系：电荷在电场中，由一点A移到另一点B时，□

03电场力做的功W AB与移动电荷的□04电荷量q的比值等于A、B两点间的电势差，

即U AB＝□05W AB

q，计算时q要带正负号。

2．匀强电场中电势差与电场强度的关系

(1)电势差与场强的关系式

U AB＝Ed，其中d为匀强电场中A、B两点□06沿电场方向的距离。

(2)电场强度的另一表达式

①表达式：E＝U AB

d。(只适用于匀强电场)

②意义：电场中，场强方向是□07电势降低最快的方向。在匀强电场中，场强

在数值上等于沿□08电场方向单位长度降低的电势。

知识点静电感应和静电平衡Ⅰ

1．静电感应

当把一个不带电的金属导体放在电场中时，导体的两端分别感应出等量的正、负电荷，这种现象叫静电感应。

2．静电平衡

(1)定义：导体放入电场中时，附加电场与原电场在导体内部大小相等且方向相反，使得叠加场强为零时，自由电荷不再发生□01定向移动，导体处于静电平衡状态。

(2)处于静电平衡状态的导体的特点

①导体内部的场强□02处处为零；

②导体是一个等势体，导体表面是等势面；

③导体表面处的场强方向与导体表面□03垂直；

④导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的外表面上；

⑤在导体外表面越尖锐的位置，净电荷的密度(单位面积上的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有净电荷。

一堵点疏通

1．电场强度处处相同的区域内，电势一定也处处相同。()

2．A、B两点的电势差是恒定的，所以U AB＝U BA。()

3．电场中，场强方向是电势降落最快的方向。()

4．电势有正负之分，因此电势是矢量。()

5．电势的大小由电场的性质决定，与零电势点的选取无关。()

6．电势差U AB由电场本身的性质决定，与零电势点的选取无关。()

答案 1.× 2.× 3.√ 4.× 5.× 6.√

二对点激活

1．(人教版选修3－1·P19·T2改编)关于电场中两点电势的高低的判断，下列说法正确的是()

A．若＋q在A点的电势能比在B点的大，则A点电势高于B点电势

B．若－q在C点的电势能比在D点的大，则C点电势高于D点电势

C．若－q在E点的电势能为负值，则E点电势为负值

D．电势降低的方向即为电场线方向

答案 A

解析由E p＝qφ知正电荷在电势越高的地方电势能越大，负电荷在电势越低的地方电势能越大，故A正确，B错误；若E p与q均为负值，则φ为正值，故C 错误；电势降低最快的方向为电场线方向，故D错误。

2.

(人教版选修3－1·P22·T3改编)如图所示，下列说法正确的是()

A．φA>φB

B．负电荷在A点时的电势能大于在B点时的电势能

C．负电荷由B移动到A时静电力做正功

D．U AB>0

答案 B

解析沿着电场线的方向电势降低，由图知φA<φB，U AB<0，故A、D错误；W BA＝qU BA，其中q<0，U BA>0，则W BA<0，故C错误；由E p＝qφ知负电荷在A 点的电势能大于在B点的电势能，故B正确。

3.