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1、第六章第二讲电场能的性质的描述本讲稿第一页，共五十三页本讲稿第二页，共五十三页一、电场力做功与电势能一、电场力做功与电势能1电场力做功电场力做功(1)特点：电场力做功与电荷移动的特点：电场力做功与电荷移动的无关，只取决于电荷无关，只取决于电荷的初、末位置和被移动电荷的的初、末位置和被移动电荷的(2)公式：公式：WAB .路径路径电荷量电荷量qUAB本讲稿第三页，共五十三页2电势能电势能(1)概念：电荷在电场中所具有的与电荷概念：电荷在电场中所具有的与电荷有关的势能有关的势能(2)相对性：电荷在电场中某点具有的电势能，等于电场力相对性：电荷在电场中某点具有的电势能，等于电场力把它从该点移动到把它
2、从该点移动到位置时所做的功，即电势能是相对位置时所做的功，即电势能是相对的通常把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零，的通常把电荷在离场源电荷无穷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或把电荷在大地表面上的电势能规定为零(3)物理意义：表征电荷在电场中物理意义：表征电荷在电场中本领大小的物理量本领大小的物理量位置位置零势能零势能做功做功本讲稿第四页，共五十三页3电场力做功与电势能变化的关系电场力做功与电势能变化的关系(1)电场力做的功等于电势能的电场力做的功等于电势能的量用公式表示是量用公式表示是WAB EpAEpB.减少减少本讲稿第五页，共五十三页二、电势和等势面二、
3、电势和等势面1电势电势(1)定义：电荷在电场中某点具有的定义：电荷在电场中某点具有的与它的与它的的的比值比值(2)定义式：定义式：.(3)矢标性：电势是矢标性：电势是量，其大小有正负之分，其正量，其大小有正负之分，其正(负负)表示表示该点电势比该点电势比高高(或低或低)(4)相对性：电势具有相对性：电势具有，同一点的电势因，同一点的电势因的的选取的不同而不同选取的不同而不同电势能电势能电荷量电荷量标标电势零点电势零点相对性相对性电势零点电势零点本讲稿第六页，共五十三页2等势面等势面(1)定义：电场中定义：电场中的各点构成的面的各点构成的面(2)特点特点等势面一定与电场线等势面一定与电场线，即跟
4、场强的方向，即跟场强的方向 在在上移动电荷时电场力不做功上移动电荷时电场力不做功电场线总是从电场线总是从的等势面指向的等势面指向的等势面的等势面等差等势面越密的地方电场强度等差等势面越密的地方电场强度，反之，反之电势相同电势相同垂直垂直垂直垂直等势面等势面电势高电势高电势低电势低越大越大越小越小本讲稿第七页，共五十三页三、电势差三、电势差1定义：定义：电场中两点间电场中两点间电势的差值电势的差值2表达式：表达式：UAB .AB本讲稿第八页，共五十三页3意义：意义：A、B两点的电势差在数值上等于从两点的电势差在数值上等于从A到到B移动单移动单位正电荷电场力所做的功位正电荷电场力所做的功4影响因素
5、：影响因素：电势差电势差UAB与电场力做功与电场力做功WAB无关，与电荷无关，与电荷所带电荷量所带电荷量q无关它是由无关它是由决定的，与初、末决定的，与初、末位置有关，与电势零点的选取无关位置有关，与电势零点的选取无关电场本身的性质电场本身的性质本讲稿第九页，共五十三页四、匀强电场中电势差与电场强度的关系四、匀强电场中电势差与电场强度的关系1电势差与电场强度的关系式：电势差与电场强度的关系式：，其中，其中d为匀强电场为匀强电场中两点间中两点间的距离的距离2电场强度的方向和大小电场强度的方向和大小电场中，电场强度的方向是指电场中，电场强度的方向是指最快的方向在匀强最快的方向在匀强电场中，电场强度
6、在数值上等于沿电场中，电场强度在数值上等于沿方向每单位距离上降方向每单位距离上降低的电势低的电势UEd沿电场线方向沿电场线方向电势降低电势降低电场电场本讲稿第十页，共五十三页电势、电势能具有相对性，要确定电场中某点的电势或电荷在电势、电势能具有相对性，要确定电场中某点的电势或电荷在电场中某点具有的电势能，必须选取电势零点，但电势能的变化和电场中某点具有的电势能，必须选取电势零点，但电势能的变化和电势差具有绝对性，与电势零点的选取无关电势差具有绝对性，与电势零点的选取无关本讲稿第十一页，共五十三页本讲稿第十二页，共五十三页1判断电势高低的几种方法判断电势高低的几种方法(1)沿电场线方向，电势越来
7、越低，电场线由电势高的等势沿电场线方向，电势越来越低，电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面面指向电势低的等势面(2)判断出判断出UAB的正负，再由的正负，再由UABAB比较比较A、B的大的大小若小若UAB0，则，则AB；若；若UAB0，则，则A0，即，即AB0，则，则AB；若；若UAB0，即，即AB0，则，则AbcBEaEbEcCabbcDEaEbEc图图627本讲稿第四十五页，共五十三页解析：解析：沿电场线方向，电势逐渐降低，即沿电场线方向，电势逐渐降低，即abc，故，故A选项正确选项正确只有一条电场线，不能比较电场线的疏密程度，故不能确定只有一条电场线，不能比较电场线的疏密程度，故不能
8、确定a、b、c三点处的场强三点处的场强Ea、Eb、Ec的相对大小，即的相对大小，即B、D选项错误相应地，选项错误相应地，ab与与bc的相对大小也就不能确定，的相对大小也就不能确定，C项错误项错误答案：答案：A本讲稿第四十六页，共五十三页3(2009北京高考北京高考)某静电场的电场线分布如图某静电场的电场线分布如图628所所示，图中示，图中P、Q两点的电场强度的大小分别为两点的电场强度的大小分别为EP和和EQ，电势分别为电势分别为UP和和UQ，则，则()图图628本讲稿第四十七页，共五十三页AEPEQ，UPUQBEPEQ，UPUQCEPEQ，UPUQDEPEQ，UPUQ本讲稿第四十八页，共五十三
9、页解析：解析：根据沿着电场线的方向电势是降落的，可以判断出根据沿着电场线的方向电势是降落的，可以判断出UPUQ；根据电场线的疏密表示电场的弱强，可以判断出；根据电场线的疏密表示电场的弱强，可以判断出EPEQ，故选，故选A.答案：答案：A本讲稿第四十九页，共五十三页4(2010皖南八校联考皖南八校联考)电荷量分别为电荷量分别为q、q和和q的三个带电小球固定在的三个带电小球固定在边长为边长为a的绝缘三角形框架的三个顶的绝缘三角形框架的三个顶点处，点处，并置于场强为并置于场强为E的匀强电场中，的匀强电场中，如图如图629所示若此三角形绕穿所示若此三角形绕穿过其中心过其中心O垂直垂直于三角形所在平面的
10、于三角形所在平面的轴顺时针转过轴顺时针转过120，则在此过程中电场力做功，则在此过程中电场力做功的大小为的大小为()A0BqEaC2qEaDqEa图图629本讲稿第五十页，共五十三页解析：解析：三角形转过三角形转过120时，三个带电小球均须克服电场力做功，时，三个带电小球均须克服电场力做功，其中两个带正电小球在电场中沿电场线移动其中两个带正电小球在电场中沿电场线移动，带负电小球沿电场，带负电小球沿电场线移动线移动a，则转动过程中克服电场力总共做功为：，则转动过程中克服电场力总共做功为：WqEa2qE 2qEa.故故C项正确项正确答案：答案：C本讲稿第五十一页，共五十三页5如图如图6210所示，
11、水平放置的带电平行板所示，水平放置的带电平行板M、N相距相距10cm，A点距点距M板板0.3cm，AB间距为间距为10cm，且与水平方向成，且与水平方向成30角，将一带电荷量为角，将一带电荷量为2.0106C的正电荷的正电荷q由由A点沿点沿AB直线移到直线移到B点，电场力做功为点，电场力做功为1.6106J试求：试求：(1)板间电场强度；板间电场强度；(2)M、N两板间电势差；两板间电势差；(3)电荷电荷q在在B点的电势能点的电势能图图6210本讲稿第五十二页，共五十三页解析：解析：(1)由由WABUABqElABsin30q可得：可得：E16V/m.(2)UMNEd160.1V1.6V.(3)UMBEdMB16(0.050.003)V0.848V又又UMBMB，M0故故B0.848VEpBBq1.696106J.答案：答案：(1)16V/m(2)1.6V(3)1.696106J本讲稿第五十三页，共五十三页