新人教[整理]物理选修31 电势能和电势 人教版PPT课件

例1．右图中MN为电场中某一条电场线方 向向右，在线取两点a、b 今将一电荷＋q 从a移到b则（ C ） A.电场力做正功，＋q的电势能增加； B.电场力做负功，＋q的电势能增加； C.电场力做正功，＋q的电势能减少； D.电场力做负功，＋q的电势能减少。
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例2：A和B为电场中某条电场线上的点， 如图：将q=4×10-9的正电荷从A点移到 B点需克服电场力做功5 ×10-7J，则
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力学中我们研究其中心问题——力和运动的关系时， 是分别从动力学和能量两个角度来进行的。现在电学中我 们要深刻认识电场的性质，也要采用类似的方法。前面三 节内容我们已经从电荷在电场中受力作用——“电场具有 力的性质”的角度研究了电场的性质，并且引入“电场强 度”去描述电场的这种性质；那么从能量的角度来看，电 场又有什么性质呢？
3、电势是反映电场中某点能量的性质的物理量。它的 正负分别表示比参考点的电势高还是低；它的大小 与该点在电场中的位置和零势点的选取有关。
重力做正功，重力势能就减少 电场力做正功，电势能就减少 重力做负功，重力势能就增加 电场力做负功，电势能就增加
W重 = EP1-EP2
W电 = EPA-EPB
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高度和电势
重力场中，同一物体在不 同位置，Ep不同。
电场中，同一电荷在
电场中的不同位置,EP 不同。
不同物体在同一位置， Ep正比于质量m
我们知道，若把一个试探电荷放入电场中，它将在静 电力的作用下做加速运动，从而获得一定的动能，这 是静电力做功的结果，显然要研究电场的能的性质， 首先就要研究静电力的作功问题。
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1、静电力做功的特点：
电场力所做的功只跟始末位置有关，而
与电荷移动的路径无关.
如图所示，一带电
量为+q的试探电荷
B
放在场强为E的匀强 电场中，它在电场
所以:Ep KQ
qr a.电势是电场本身的性质，其大小只跟场源Q及 该点到场源间的距离r有关。
b.电势能的大小不仅与场源有关，还与试
探电荷q有关 Ep q
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C.如以无穷远处电势为零，则： 正电荷（+Q）形成的电场中各点的电势均为正值（且离 场源近处电势大）； 负电荷（-Q）形成的电场中各点的电势均为负值（且离 场源近处电势小）。
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Eቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
力的作用下从A点移 到B点。则电场力所 做的功为：
A
θ3
qE
C
沿着路径“1”时：
W沿1=着qE路·径AB“·2c”os时θ： 沿W2着=q路E·径A“B·3”co时sθ：W3=qE·AB·cosθ=qE·AC 3
在必修物理中我们学过，正是由于重力做功与路径无 关，故质量为m的物体在重力场中具有一定的重力势能； 同样的道理，电场力做功也与路径无关，所以电量为q的 带电体在电场中也应该具有一定的“电势能”。
⑴电场方向由A→B还是B→A？
⑵电荷在哪点时电势能大？大多少？
A
B
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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述呢？能否用“电 势能”呢？
电场的能的性质也是电场本身的一种属性，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。
不同电荷在同一位置， EP正比于电量q
Ep/m = gh，h只与相对位 置有关
EP/q 叫做电势 ， 只与
相对位置有关
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小结：
1、电场与重力场有许多相似之处，电势类似于高度， 电场力做功类似于重力做功；物体在重力场中具有 重力势能，同样电荷在电场中具有电势能。
2、电场力做功与电势能变化的关系: 电场力做多少正功，电势能就减少多少，电场力做 多少负功（电荷克服电场力做多少功）电势能就增 加多少。（类似重力做功与重力势能变化。）
且电势可以为负.
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重力势能和电势能类比
重力场中，重力：地球和 电场中，电场力：电荷之 物体之间存在的吸引力 间的作用力
有重力就有重力势能Ep= mgh 有电场力就有相应的能，
叫电势能EP
Ep由物体和地面间的相对 位置决定
EP由电荷间的相对位置决定
重力做功，重力势能改变
电场力作功，电势能改变
a. 电势是表征电场中某点的能的性质的物理量，仅与电 场中某点性质有关，与电场力做功的值及试探电荷量、 电性无关。类似场强E
b.电势是相对的，只有选定了零电势点后才有意义，类 似重力场中的高度。
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（5）决定式： k Q （真空中，点电荷）
r
因 :E 为 K r Q 2， E P W pqE qrQ K r
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3、电势：描述电场的能的性质的物理量。
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，设想把一试探电荷+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
·B
EpA EpB
·A
qq
同理可知：若试探电荷为-q，也有：E p A E p B
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例3. 将一电量为 q2106c 的点电 荷从电场外一点P移至电场中某点A, 电 场力做 功4105J ,求A点的电势.
解: 设场外一点P的电势为 p 0
从P A,电场力做的功 W E PA E P A W 4 1 5 0 J AE q PA2 4 1 1 0 06 5V2V 0
点评:电势的确定首先要确定零电势处,
+
qq
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。
（1）概念：电荷在电场中某一点的电势能与它的
电荷量的比值，叫做这一点的电势。
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（2）定义式： E p
q
（3）单位：伏特（V）
（4）电势是标量。但有正有负，其正负同样表示 大小（其零点在无限远处或大地）。
2、电势能：电荷 在电场中具有的由电荷
间的相互作用而产生的势能。
（1） 电场力做正功，电势能减小；
电场力做负功，电势能增加。
即：WAB=EPA-EPB （2）电荷在某点的电势能，等于静电力把它
从该点移到零势能点时所做的功。
通常取“无限远处或大地”的电势能为零。
（3）电势能是标量。正负表示大小不表方向 4