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1、2.2研究电场的能的性质复习回顾复习回顾1 1、功的计算：、功的计算：功是能量转化的量度！功是能量转化的量度！做功的两个要素：做功的两个要素：作用在物体上的力作用在物体上的力物体在力的方向上发生的物体在力的方向上发生的位移位移试探电荷静止的放入电场中试探电荷静止的放入电场中,将如何运动将如何运动?E 电荷做加速运动电荷做加速运动,一段时间后获一段时间后获得一定的速度得一定的速度,试探电荷的动能增加试探电荷的动能增加.+F什么能转换为动能的呢什么能转换为动能的呢?第第1 1节节电场力做功与电场力做功与电势能电势能M一、静电力做功一、静电力做功的的特点特点EW=F|AB|cos=q Eq E|AM
2、|AM|1.1.将电荷将电荷q q从从A A沿直线移至沿直线移至B:B:AB+q q+q qFMEAB2.2.将电荷将电荷q q从从A A沿折线移至沿折线移至B:B:对对AM:W1=q E|AM|对对MB:W2=0对全程对全程:W=W1+W2=q E|AM|+q qF+q qF沿电场线方向的位移沿电场线方向的位移3.3.将电荷将电荷q q从从A A沿曲线移至沿曲线移至B:B:MEAB+q qFEAB+q q+q qF+q q+q qW=W1+W2+W3+=q E|AM|W1=q E x1W2=q E x2W3=q E x3 Mx1+x2+x3+=?X1x24.4.将电荷将电荷q q从从A A沿
3、其它曲线移至沿其它曲线移至B B，静电力做功？，静电力做功？5.5.如果移动负电荷，如果移动负电荷，1 14 4结论又如何？结论又如何？MEABq qFEB+MAFq q+6.6.静电力做功有什么特点？静电力做功有什么特点？在在匀强电场匀强电场中移动电荷时中移动电荷时,静电力做的功静电力做的功与电荷经过的与电荷经过的路径无关路径无关,与电荷的与电荷的起始起始位置和位置和终止终止位置有关位置有关与初、末两点在与初、末两点在电场线上的距离电场线上的距离有关有关7.7.这个结论适合于其它电场吗？这个结论适合于其它电场吗？对于非匀强电场也适用对于非匀强电场也适用 我们学过了什么物理我们学过了什么物理量
4、做功与路径无关量做功与路径无关,只与只与初末位置有关初末位置有关?h回顾重力做功的特点是什么回顾重力做功的特点是什么?ABCmgmgmg在这三次情况下重力做功关系？在这三次情况下重力做功关系？1 1、重力做功的特点：、重力做功的特点：(1)(1)与路径无关与路径无关,由初末位置的高度差来决定由初末位置的高度差来决定.(2)(2)重力做功重力做功WWG G与重力势能变化的关系与重力势能变化的关系(3)(3)重力势能是相对的重力势能是相对的,须选定零势能参考面须选定零势能参考面重力做重力做正功正功，重力势能，重力势能减少减少重力做重力做负功负功，重力势能，重力势能增加增加二、电势能二、电势能 1、
5、电荷在电场中而具有的能量就叫、电荷在电场中而具有的能量就叫电势能电势能。（电势能与重力势能类似，所以必须选择零（电势能与重力势能类似，所以必须选择零势能点，）势能点，）2、零势能选取：零势能选取：零势能点可以任意选，通常零势能点可以任意选，通常选地面或无限远地方做为零势能点选地面或无限远地方做为零势能点 正电荷从正电荷从A A点移到点移到B B点时点时,静电力做正功静电力做正功,电荷的电势能减少电荷的电势能减少.正电荷从正电荷从B B点移到点移到A A点时点时,静电力做负功静电力做负功,即电荷克服静电力做即电荷克服静电力做功功,电荷的电势能增加电荷的电势能增加ABE+vABE+v如果是负电荷情
6、况相同如果是负电荷情况相同三、电场力做功与电势能的变化关系三、电场力做功与电势能的变化关系1 1、电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫、电荷在电场中具有与其位置有关的能量叫电势能。电势能。2 2、电场力对电荷做、电场力对电荷做正功正功，电荷的电势能，电荷的电势能减小减小 电场力对电荷做电场力对电荷做负功负功，电荷的电势能，电荷的电势能增大增大 电场力做的功等于电势能的电场力做的功等于电势能的减少量减少量 例例1.1.如图如图,在场强在场强 的匀强电场中的匀强电场中,点电点电荷荷q=+1.6q=+1.6c c从从A A移动到移动到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,电场力电场力做功为多少
7、做功为多少?电势能如何变化电势能如何变化?电势能减少电势能减少EqFAB+电荷在电荷在B B点具有的电势能多大？点具有的电势能多大？设设A A点的电势能点的电势能WAB=EPAEPB=1.6103J电势能为负表示的物理意义是什么？电势能为负表示的物理意义是什么？若设若设B点的电势能点的电势能EPB=0，电荷在电荷在A点的电势能又多大？点的电势能又多大？电荷在某点的电荷在某点的电势能电势能，等于电，等于电场力把它从该处移动到场力把它从该处移动到零势能位零势能位置所做的功置所做的功 电势能为电势能为负负表示电荷在该处的电势能比零表示电荷在该处的电势能比零还要还要小小.4 4、电势能是电荷和电场所共
8、有的，具有、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性系统性3 3、电势能是、电势能是相对相对的，与零电势能面有关的，与零电势能面有关5 5、电势能是、电势能是标量标量重力势能和电势能类比重力势能和电势能类比 重力场中，重力：地球和重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力物体之间存在的吸引力电场中，电场力：电荷之电场中，电场力：电荷之间的作用力间的作用力有重力就有重力势能有重力就有重力势能Ep=mgh有电场力就有相应的能，有电场力就有相应的能，叫电势能叫电势能EPEp由物体和地面间的相对由物体和地面间的相对位置决定位置决定EP由电荷间的相对位置决定由电荷间的相对位置决定电场力做正功，电势能就减少
9、电场力做正功，电势能就减少电场力做负功，电势能就增加电场力做负功，电势能就增加电场力作功，电势能改变电场力作功，电势能改变重力做功，重力势能改变重力做功，重力势能改变重力做正功，重力势能就减少重力做正功，重力势能就减少重力做负功，重力势能就增加重力做负功，重力势能就增加WW重重 =E=EP1P1-E-EP2P2WW电电 =E=EPAPA-E-EPBPB课堂训练课堂训练1 1、将带电量为、将带电量为610610-6-6C C的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的A A点移点移到到B B点，克服电场力做了点，克服电场力做了310310-5-5J J的功，再从的功，再从B B移移到到C C，电场力做了
10、，电场力做了1.2101.210-5-5J J的功，则的功，则（1 1）电荷从）电荷从A A移到移到B B，再从，再从B B移到移到C C的过程中电势能的过程中电势能共改变了多少？共改变了多少？（2 2）如果规定）如果规定A A点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在B B点点和和C C点的电势能分别为多少？点的电势能分别为多少？（3 3）如果规定）如果规定B B点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在A A点点和和C C点的电势能分别为多少？点的电势能分别为多少？增加了增加了1.8101.810-5-5J J.E EPCPC=1.810=1.810-5-5 J J E
11、 EPCPC=-1.210=-1.210-5-5 J JE EPBPB=310=310-5-5 J J E EPAPA=-310=-310-5-5 J J 小结一、静电力做功的特点：一、静电力做功的特点：与路径无关，只与起点和终点的位置有关与路径无关，只与起点和终点的位置有关二、电势能：电荷在电场中具有的能量（势能）二、电势能：电荷在电场中具有的能量（势能）1 1、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：WWABAB=E=EPAPA-E-EPBPB 静电力做正功，电势能减少静电力做正功，电势能减少 静电力做负功，电势能增加静电力做负功，电势能增加2 2、电荷在某点的电
12、势能，等于静电力把它从该点移、电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功动到零势能位置时所做的功3 3、电势能是相对的，须建立零势能参考面。、电势能是相对的，须建立零势能参考面。电势能有正负之分，负值表示比零还要小电势能有正负之分，负值表示比零还要小2.2 研究电场的能的性质一、电势差一、电势差1.定义：定义：电荷电荷q在电场中由一点在电场中由一点A移动到另一点移动到另一点B时，电场力所做的功时，电场力所做的功WAB与电荷量与电荷量q的比值叫的比值叫做做A、B两点间的电势差，用两点间的电势差，用UAB表示：表示：UAB AB2.电势差含义：（1）电势差是反映电场特性的物
13、理量，只与A、B两点的位置有关，与是否存在电荷q和A、B间的路径无关（2）电势差的单位是伏特，简称伏，符号是V，1V1JC（3）电压：电势差的绝对值也叫电压（4 4）电场力做功有正负之分，电场力做正功，）电场力做功有正负之分，电场力做正功，WAB0；电场力做负功，电场力做负功，WAB0；对负电荷取；对负电荷取q0；利用计算时，要；利用计算时，要注意到注意到WAB、q及及UAB的正负的正负UAB（5）电场力做功：电场力做功与重力做功类似，电场力所做的功与移动电荷的移动路径无关 AB例1如图所示，在同一条电场线上有A、B、C三点，三点的电势分别是 A=5V，B=-2V，C=0.（1）将电荷量q=-
14、610-6C的点电荷从A移到B，则电场做功多少？电势能变化了多少？（2）若将该电荷从B移到C，电场力做功多少？ABC解析：（1）将点电荷从A移到B，电场力做功 J=-4.210-5J 由WAB=-(EpB-EpA)可知，电场力做了4.210-5J的负功，因此电势能增加了4.210-5J ABC（2）将点电荷从B移到C，电场力做功 J=1.210-5J 因为电场力做正功1.210-5J，所以电势能减少了1.210-5J问题问题1:如图所示匀强电场中如图所示匀强电场中,正电荷正电荷q在电场力作用下从在电场力作用下从A点沿点沿电场方向移动到电场方向移动到B点点,已知匀强电已知匀强电场为场为E,A、B
15、两点之间的电势差两点之间的电势差为为UAB.距离为距离为d,试分析电场力试分析电场力所做的功所做的功ABdE由功的公式得：由功的公式得：分析分析由电场力做功与电势能改变的关系有由电场力做功与电势能改变的关系有:ABdE在匀强电场中在匀强电场中,沿场强方向的两点间的电势差等于沿场强方向的两点间的电势差等于场强与这两点间距离的乘积场强与这两点间距离的乘积上式改写为上式改写为二、电势差与电场强度的关系二、电势差与电场强度的关系在匀强电场中在匀强电场中,场强在数值上等于沿场强方向每场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差单位距离上的电势差.1.公式适用于在匀强电场中计算和判断公式适用于在匀强电场
16、中计算和判断,也可在非匀强电场中作定性分析也可在非匀强电场中作定性分析.2.公式中的距离公式中的距离d是沿场强方向的距离是沿场强方向的距离.3.问题问题2:如图所示如图所示,从从A等势面到等势面到B等势面的电势降落等势面的电势降落方向有多个方向有多个,其中降得最快的是哪条其中降得最快的是哪条?它与场强的方向它与场强的方向有什么关系有什么关系?ABdECD问题问题2:如图所示如图所示,从从A等势面到等势面到B等势等势面的电势降落方向有多个面的电势降落方向有多个,其中降得最快其中降得最快的是哪条的是哪条?它与场强的方向有什么关系它与场强的方向有什么关系?答案答案ABABdECD问题问题2:如图所示
17、如图所示,从从A等势面到等势面到B等势等势面的电势降落方向有多个面的电势降落方向有多个,其中降得最快其中降得最快的是哪条的是哪条?它与场强的方向有什么关系它与场强的方向有什么关系?电势降落得最快的方向就是电场电势降落得最快的方向就是电场强度的方向强度的方向ABdECD答案答案AB例例2.对公式对公式E=UBA/d的理解的理解,下列说法下列说法正确的是正确的是()A.此公式适用于计算任何电场中此公式适用于计算任何电场中A、B两点间的电势差两点间的电势差B.A、B两点间的距离越大，则这两两点间的距离越大，则这两点间的电势差越大点间的电势差越大C.公式中的公式中的d是指是指A、B两点间的距离两点间的
18、距离D.公式中的公式中的d是指匀强电场中是指匀强电场中A、B两两个等势面间的距离个等势面间的距离D例例3下列关于匀强电场中的场强和电势差的下列关于匀强电场中的场强和电势差的关系关系,说法正确的是说法正确的是()A.任意两点间的电势差任意两点间的电势差,等于场强和这两等于场强和这两点间距离的乘积点间距离的乘积B.电势减小的方向必是场强的方向电势减小的方向必是场强的方向C.在相同距离的两点上在相同距离的两点上,电势差大的电势差大的,其场其场强也大强也大D.沿电场线方向沿电场线方向,任何相同距离上电势降任何相同距离上电势降落必相等落必相等D例例4在匀强电场中如图中所示分布着在匀强电场中如图中所示分布
19、着A、B、C三点三点.当把一个电量当把一个电量q=10-5C的正电的正电荷从荷从A沿沿AB线移到线移到B时时,电场力做功为零电场力做功为零;从从B移到移到C时时,克服电场力克服电场力做功为做功为1.7310-3J.试判断该电场的方向试判断该电场的方向,算出场强的大小算出场强的大小ABC6020cm解析解析:将电荷由将电荷由A移至移至B时电场力不做功时电场力不做功,说明说明A、B两点在同一等势面上两点在同一等势面上.又由于是匀又由于是匀强电场强电场,等势面为平面等势面为平面,故故AB面为一等势面面为一等势面.再由将正电荷由再由将正电荷由B移至移至C时克服电场力做功可时克服电场力做功可知知,C点电势高于点电势高于B点电势点电势.场强方向如图所示场强方向如图所示小结：电势差只与A、B两点的位置有关，与是否存在电荷q和A、B间的路径无关