5657电势能 电势PPT课件

9－5 电势 电势差
一、电势
Aq B 0 E d l (E p B E p A )
EpAAq B0Edl （EpB 0）
E dl(EpB EpA)
q0
A
AB
q0 q0 (积分大小与
B E
q 0 无关)
B点电势
VB
E pB
q 0
VA
E pA q0
A点电势
VAAB EdlVB（ V B为参考电势，值任选）
讨论
➢ 利用
VP
dq
4π 0r
（利用了点电荷电势 Vq/4π0r，
这一结果已选无限远处为电势零点.）
求电势
步骤：
(1)把带电体 分为无限多 d q
的方法 (2)由dq dV
(3)由dVV dV
E ➢ 若已知在积分路径上 的函数表达式，
步骤：
则
V 0点
(1)先算场强
VA E dl
(2)选择合适的路径L
结论: W仅与q0的始末 位置有关，与路径无关.
B
rB
dr
dl
E
r
er
q0
q rA A
任意带电体的电场（点电荷的组合）
EEi
i
Wq0
Edl
l
i
q0 lEi dl
结论：静电场力做功，与路径无关.静电场力 是保守力，静电场是保守场。
二 静电场的环路定理
q0Edlq0 Edl
ABC A DC
三 电势能
静电场是保守场， 静电场力是保守力. 静电场力所做的功就 等于电荷电势能增量 的负值.
A E pA
B
E pB E
W A BE p A E p B (E p B E p A )
电场力做正功，电势能减少.
W AB
0, EpBEpA 0, EpBEpA
A q 0 E B d l E p A E p B ( E p B E p A )
第五章 静 电 场
主讲:
若你在实验室做静电跳球试 验，试验装置如图（右）， 装置由在竖直方向上有一定 距离的两个互相平行的导体 板构成，下极板上有一些用 锡箔纸团成的小球，小球既 轻又导电，当用导线将上下 极板接上直流电源的正负极 后，并打开电源，小球是否 会运动，解释你的答案。若 小球运动，请你计算小球达 到上极板的速度。
VAAE BdlVB
令 VB 0
VA
Edl
AB
电势是标量,有正有负.
电势零点选择方法：
V 0点
VA E dl
A
1.有限带电体以无穷远为电势零点，实 际问题中常选择地球电势为零.
2.带电体为无限大时,取有限远处为电 势零点.
VA
Edl
A
物理意义： 把单位正试验电 荷从点A移到无限远 处时静电场力作的功.
点电荷的电场
dWq0Edl
qq0 4πε0r2
er
dl
e rd l d lcθ o d r s
dW qq0 dr 4πε0r2
B
rB
dr
dl
E
r
er
q0
q rA A
dW
qq0 4πε0r2
dr
W qq0 rBdr 4πε0 r rA 2 qq0 ( 1 1 ) 4πε0 rA rB
带电体且选无限远处为电势零点.
计算：范式起电机的电势 已知：半径为30cm，带电量为 10微库 若半径为60cm，3m，无穷大呢？
o
R
计算：范式起电机的电势
静电场力的功 W A Bq 0 V A q 0 V B q 0 U BA
单位：伏特（ V ）
原子物理中能量单位 1 e V 1 .6 0 1 1 2 0 J 9
二、点电荷的电势
E
4
q
π 0r 2
er
令 V 0
V
q
r 4π0r2 er
dl
qdr
r 4 π0r 2
dl
dr
E
q er
V q
4π 0r
q 0,r ,V ,V 0 q 0,r ,V ,V 0
三、电势的叠加原理
点电荷系 E Ei
i
VA Edl Ei dl
A
iA
VA VAi
i
i
qi
4π0ri
电荷连续分布
VP
dq
4π 0r
q1
q2 q3
r1 r2
r3
E3
E2
A
E1
d q qdrqPdEdV
A
(3)积分(计算)
•利用电势的定义式
V 0点
VA E dl
A
要注意参考点的选择，只有电荷分布在有限的空间时， 才能选无穷远点的电势为零； 积分路径上的电场强度的函数形式要求已知或可求。
•利用电势的叠加原理
dq
VP 4π 0r
要求电荷的分布区域是已知的； 当电荷分布在有限的区域内，可以选择无穷远点作 为电势的零点的； 即使用此公式的前提条件为有限大
q0(EdlEdl)0
BC
DE
ABC CDA
A
lEdl 0
Hale Waihona Puke Baidu
结论：沿闭合路径一 周，电场力作功为零.
静电场是保守场
4 点电荷经相同的起点和终点沿不同路径 运动，释放或存储的电场里的能相同吗？
5 点电荷在电场中具有的能，能叫势能吗？ 6 能用功能关系找出点电荷在电场中具有 的这种能量与哪些因素有关吗？
q0 A EV pAA
B
EV pBB
E
电势差
U A B V A V BAE B d l
将单位正电荷从A移到B时电场力作的功
几种常见的电势差（V）
生物电
10-3
普通干电池 1.5
汽车电源 12
家用电器 110或220
高压输电线 已达5.5105
闪电
108109
注意 电势差是绝对的，与电势零点的选择无关； 电势大小是相对的，与电势零点的选择有关.
令 EpB 0
EpAAq B0Edl
A E pA
B
E pB E
试验电荷q0在电场中某点的电势能，在 数值上等于把它从该点移到零势能处静电场
力所作的功.
电势能的大小是相对的，电势能的差是绝对的.
电场对放入其中的试探电荷能产生 力的作用，我们用电场强度来描述电场 的这种性质，放入电场中的试探电荷会 具有一定的电势能，我们能不能找一个 物理量来描述一下电场的这种性质呢？
演示实验：静电跳球
50V
150V
A
B
当A上的电子从A移动到B时，其动能 和速度分别为？
1 满足什么特征的能才能被称为势能？
重力势能 地球—物体 弹性势能 弹簧—弹簧
各物体间存在相互作用而具有的，由 各物体间相对位置决定的能，又称位能， 是储存于一物理系统内的能量。
2 为什么物体由于受到重力而具有的能（重
力势能），由物体的质量与物体和地球的相对
位置所决定呢？
引力的功
引力势能
W(Gmr'Bm)(Gmr'Am)
Ep
Gm'm r
弹力的功
W(1 2kxB 2 1 2kxA 2)
弹性势能
Ep
1 2
k x2
3 点电荷在电场中移动时电场力做功与路 径有关系吗？
5－6 静电场的环路定理 电势能
一 静电场力所做的功