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1、第第4节节 电势能和电势电势能和电势（第二课时）（第二课时）第第1章静电场章静电场1、静电力做功的特点？、静电力做功的特点？2、静电力做功与电势能变化的关系？、静电力做功与电势能变化的关系？复习回顾复习回顾 静电力做功与静电力做功与路径路径无关无关,由由初末初末位置来决定位置来决定.静电力做的功等于电势能的减少量静电力做的功等于电势能的减少量WAB =EPA-EPB-EP 电场的电场的力的性质力的性质我们必须用我们必须用场强场强E E来描述，那来描述，那么电场的么电场的能的性质能的性质我们又应该用什么物理量来描我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用述呢？能否用“电势能电势能”呢？呢？问题问题1
2、：同样的电荷处在电场中不同位置，具有的电：同样的电荷处在电场中不同位置，具有的电势能相同吗？势能相同吗？问题问题2：不同的电荷放在电场中同一点，具有的电势：不同的电荷放在电场中同一点，具有的电势能相同吗？能相同吗？不同的电荷在电场中同一点具有的电势能不同不同的电荷在电场中同一点具有的电势能不同,但但电场中同一点的电场的能的性质是一定的电场中同一点的电场的能的性质是一定的,故不能用故不能用“电势能电势能”来描述电场的能的性质。来描述电场的能的性质。电荷电场中在某一点的电势能与电荷电场中在某一点的电势能与它的电荷量的它的电荷量的比值比值1 V=1 J/C一、电势一、电势1.1.定义定义:2.2.定
3、义式定义式:3.3.单位单位:伏特伏特(V)(V)(计算时计算时E EP P，q q要要代入正负号代入正负号)4 4.性质：性质：反映电场中某点能的性质的物理量，仅反映电场中某点能的性质的物理量，仅与与电场本身性质电场本身性质有关，有关，与与电场力做功的值及试探电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无关。电荷的电荷量、电性无关。物理意义：电荷量为物理意义：电荷量为1C的电荷在该点的电势能是的电荷在该点的电势能是 1J，则该点的电势就是，则该点的电势就是1V5 5.电势具有相对性电势具有相对性 电势的具体值只有在选定了零电势点后才有意义，电势的具体值只有在选定了零电势点后才有意义，故故电势是相对
4、电势是相对的。电势零点的选取是任意的，但的。电势零点的选取是任意的，但以方便为原则，理论研究以方便为原则，理论研究常取离场源电荷无穷远常取离场源电荷无穷远电势为零，实际应用中常取大地电势为零电势为零，实际应用中常取大地电势为零6 6.电势是标量电势是标量(只只有大小，没有方向有大小，没有方向)在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值。值，也可以是负值。正值表示该点电势比零高，正值表示该点电势比零高，负值表示该点电势比零低。负值表示该点电势比零低。如果把如果把q=1.0q=1.01010-8-8C C的电荷从无穷远处移至电场中的的电荷从
5、无穷远处移至电场中的A A点，需克服电场力做功点，需克服电场力做功W=1.2W=1.21010-4-4J.J.那么那么 q q在在A A点的电势能和在点的电势能和在A A点的电势各是多少？点的电势各是多少？q q未移入电场前未移入电场前A A点的电势是多少点的电势是多少？6.6.电势高低判断方法电势高低判断方法沿电场线沿电场线 (场强场强)方向电势方向电势逐渐降低。逐渐降低。即电场线指向电势降低的方向即电场线指向电势降低的方向如何比较电势的高低？如何比较电势的高低？ABE电荷由电荷由A点运动的点运动的B点点正电荷正电荷负电荷负电荷电场力电场力做功做功电势能电势能变化变化电势电势变化变化降低降低
6、降低降低正功正功负功负功减少减少增加增加如图所示，实线为一电场的电场线，如图所示，实线为一电场的电场线，A、B、C为电场中的三个点，那么以下的结论正确为电场中的三个点，那么以下的结论正确的是的是（）ABCDB BABC例例3.3.如图所示，电子在一条电场线上从如图所示，电子在一条电场线上从a a点点运动到运动到b b点，电势能增加，试判定点，电势能增加，试判定a a、b b两点两点电势的高低。电势的高低。-ab解题方法：画电场线解题方法：画电场线看电势看电势6.6.电势高低判断方法电势高低判断方法 （2 2）场源电荷判断法：）场源电荷判断法：离场源正电荷越近，离场源正电荷越近，电势越高，离场源
7、负电荷越近，电势越低若以电势越高，离场源负电荷越近，电势越低若以无穷远处电势为零，无穷远处电势为零，正点电荷周围各处的电势正点电荷周围各处的电势都为正，负点电荷周围各处的电势都为负。都为正，负点电荷周围各处的电势都为负。（3 3）电势能判断法：）电势能判断法：正正电荷在电荷在高高电势处电势处电势能电势能较较大大；负负电荷在电荷在低低电势处电势处电势能较电势能较大大.如图所示，电场中有如图所示，电场中有A A、B B两点，则下列说法两点，则下列说法中正确的是中正确的是（）A A、电势、电势 A A B B 场强场强E EA AEEB BB B、电势、电势 A A B B 场强场强E EA AEE
8、EpBpBABEBC二、等势面二、等势面地理上，等高线表示地势的高低。在电场中常用地理上，等高线表示地势的高低。在电场中常用等势面来表示电势的高低。等势面来表示电势的高低。电场中电势相同的各点构成的面叫做电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面等势面等势面的特点：等势面的特点：（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功电场力不做功（2）电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等）电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面势面指向电势较低的等势面 E+几种常见的等势面几种常见的等势面以点电荷为球心的一簇球面以点电荷为球心的一簇球面两簇对
9、称曲面两簇对称曲面垂直于电场线的垂直于电场线的一簇平面一簇平面类比地理等高线类比地理等高线等势面以点电荷为球心的一簇球面，越向外越稀疏。等势面以点电荷为球心的一簇球面，越向外越稀疏。是两簇对称曲面，两点电荷连线的中垂面是一个是两簇对称曲面，两点电荷连线的中垂面是一个等势面（电势为零），从正电荷到负电荷的连线等势面（电势为零），从正电荷到负电荷的连线上电势逐渐降低。上电势逐渐降低。等势面是两簇对称曲面，两电荷的连线上中点电等势面是两簇对称曲面，两电荷的连线上中点电势最低；中垂线上中点电势最高，向两侧电势逐势最低；中垂线上中点电势最高，向两侧电势逐渐降低，以中点对称的两点电势相等。渐降低，以中点对
10、称的两点电势相等。等势面越密集的地方，等势面越密集的地方，电场强度越大。电场强度越大。等势面是与电场线垂直，间隔相等，相互平行的一簇平面。二、等势面二、等势面等势面的特点：等势面的特点：（1）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，）在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功电场力不做功（2）电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等）电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面势面指向电势较低的等势面（3）等差等势面密处场强大、电场线密，等差）等差等势面密处场强大、电场线密，等差等势面疏处场强小、电场线疏等势面疏处场强小、电场线疏（4）不同等势面在空间不相交、不相切。）不同等势面
11、在空间不相交、不相切。关于等势面，正确的说法是（关于等势面，正确的说法是（）A A电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功功B B等势面上各点的场强大小相等等势面上各点的场强大小相等C C等势面一定跟电场线垂直等势面一定跟电场线垂直D D两等势面不能相交两等势面不能相交CDCD如图所示，三个等差等势面上有如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若四点，若将一个正电荷由将一个正电荷由c经经a移动到移动到d电场力做正功电场力做正功W1，若由，若由c经经b移动到移动到d电场力做正功电场力做正功W2，则，则（）2 2、电势能是标量，具有相对性，
12、有正负。、电势能是标量，具有相对性，有正负。1 1、电势电势3 3、沿电场线、沿电场线 (场强场强)方向电势越来越低方向电势越来越低4 4、等势面：电场中电势相同的各点构成的面、等势面：电场中电势相同的各点构成的面5、等势面的特点：、等势面的特点：电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面指向电势较低的等势面 等差等势面密处场强大、电场线密，等差等势等差等势面密处场强大、电场线密，等差等势面疏处场强小、电场线疏面疏处场强小、电场线疏 如图所示，虚线如图所示，虚线a、b和和c是某静电场中的三个等势面，它们的电是某静电场中的三个等势面，它们
13、的电势分别为势分别为 、和和 ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线如实线KLMN所示。由图可知：所示。由图可知：A、粒子从、粒子从K到到L的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功B、粒子从、粒子从L到到M的过程中，电场力做负功的过程中，电场力做负功C、粒子从、粒子从K到到L的过程中，电势能增加的过程中，电势能增加D、粒子从、粒子从L到到M的过程中，动能减少的过程中，动能减少A AB B在电场中一条电场线上有在电场中一条电场线上有A、B两点两点,如图所示，如图所示，若将电荷若将电荷q1=-2.010-7C从从A点移到点移到B点，电场点，电场力做了力做了-4.010-4J的功。的功。(1)以以B点为零电势点，点为零电势点，A等于多少等于多少?(2)电场线的方向如何电场线的方向如何?(3)如将电荷如将电荷q2=+1.010-7C从从A点移到点移到B点，点，A等于多少等于多少?电场力做了多少功电场力做了多少功?（1）A=2000V（2）A指向指向B（3）A=2000V，2.010-4J作业作业P191、2、7方案对应部分方案对应部分