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1、电场强度与电势差的关系课件第1页，本讲稿共35页复习回顾复习回顾1 1、功的计算：、功的计算：2 2、重力做功、重力做功(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WG与重力势能变化的关系与重力势能变化的关系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，重力势能增加增加第2页，本讲稿共35页 一个试探电荷在电场中某点由静止释放一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将将如何运动如何运动?在电场力作用下电荷做加速运动在电场力作用下电荷做加速运动,一段时一段时间后间后,试探电荷的试探电荷的动能动能增加
2、增加.是什么能转化为电是什么能转化为电荷的动能呢荷的动能呢?E+F地球mmg场方向第3页，本讲稿共35页2.电场力做功的特点电场力做功的特点 在在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电与电荷经过的荷经过的路径路径无关无关,只只与电荷的与电荷的起始起始位置和位置和终止终止位置位置有有关。关。对于非匀强电场也适用对于非匀强电场也适用B+qMAF+WAB=F|AB|cos=qE|AM|把正电荷沿不同把正电荷沿不同路径从路径从A A点移到点移到B B电电场力做功？场力做功？一一.电势能电势能1.1.定义定义:电荷在电场中所具有的与电荷位置有关电荷在电场中所具有的与电荷
3、位置有关的势能叫的势能叫电势能电势能第4页，本讲稿共35页3.电场力做功与电势能的变化关系电场力做功与电势能的变化关系重力做正功重力做正功,重力势能减小重力势能减小.电场力做正功电场力做正功,电势能减小电势能减小.重力做负功重力做负功,重力势能增加重力势能增加重力势能增加重力势能增加.电场力做负功电场力做负功,电势能增加电势能增加.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WAB=A-B第5页，本讲稿共35页 正电荷从正电荷从A A点点移到移到B B点时点时,电场电场力做力做正功正功,电荷的电荷的电势能怎么变化电势能怎么变化?ABE+vABE一v 负负电荷从电荷从A A点移到
4、点移到B B点时点时,静电力做静电力做 功功,该该电荷在电荷在 点的电势能点的电势能较大较大.负负B思考减小减小第6页，本讲稿共35页 电势能为电势能为负负表示电荷在该处的电势能比表示电荷在该处的电势能比零还要小零还要小.5 5、电势能是电荷和电场所共有的，具、电势能是电荷和电场所共有的，具 有有系统性系统性4 4、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6 6、电势能是、电势能是标量标量 通常把电荷在离场源电荷通常把电荷在离场源电荷无限远处无限远处的电的电势能规定为势能规定为零零，或把电荷在，或把电荷在大地表面大地表面上电势上电势能规定为能规定为零零。第7页，本讲稿
5、共35页例例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点点移到移到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移到移到C C，电场力做了，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的过程中电势能共改的过程中电势能共改变了多少？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点和点和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
6、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 EPCPC=-1.210=-1.210-5-5 J JE EPBPB=310=310-5-5 J J E EPAPA=-310=-310-5-5 J J 第8页，本讲稿共35页用类比法研究电场能的性质重力场电场势势差差1、WABG，WAB/G恒量恒量hAB1、WABq，WAB/q恒量恒量UAB2、比值定义法：高度差hAB=WG/G2、比值定义法：、比值定义
7、法：电势差电势差UAB=WAB/q hAB与G无关，只取决于始、末的位置。UAB与与q（包括大小、包括大小、正负）无关，只取决正负）无关，只取决于始、末的位置。于始、末的位置。第9页，本讲稿共35页1.定义定义:电荷电荷q q在电场中由一点在电场中由一点A A移动到另一点移动到另一点B B时时,电场力所做的功电场力所做的功WWABAB与电荷量与电荷量q q的比的比值值WWABAB/q,/q,叫做叫做A,BA,B两点间的两点间的电势差电势差.两点两点间的电势差也叫这两点间的间的电势差也叫这两点间的电压电压.3.单位单位单位单位:伏特伏特伏特伏特(V)(V)4.4.是标量是标量:二二.电势差电势差
8、1v=1J/c2.2.定义式定义式:正负代表一点比另一点电势高或低正负代表一点比另一点电势高或低电场中电场中A A、B B两点间的电势差两点间的电势差U UABAB,在数值上等于在数值上等于单位正电荷由单位正电荷由A A点移动到点移动到B B点时点时,电场力所做的功电场力所做的功WWAB.AB.第10页，本讲稿共35页W WABAB=U=UABABq q 6.6.电场力做功：电场力做功：电场力做功：电场力做功：5.决定因素决定因素:WWABAB跟路径无关跟路径无关,U,UABAB也是跟路径无也是跟路径无关关;且跟且跟WWAB AB 和和q q都无关都无关,只是由电场本身和两只是由电场本身和两点
9、位置有关点位置有关.例例2.2.如图所示的电场中，如图所示的电场中，A A、B B两点间的电势两点间的电势差差U UABAB=20 V=20 V，将点电荷，将点电荷q q=-210=-210-9-9C C，由，由A A点移到点移到B B点，静电力所做的功是多少点，静电力所做的功是多少？WWAB AB=-4.010=-4.010-8-8J J 将将UAB和和q的正的正负号代入计算负号代入计算第11页，本讲稿共35页例例3 3、在如图所示的电场中，把点电荷在如图所示的电场中，把点电荷q=+210q=+210-11-11C C，由，由A A点移到点移到B B点，电场力做点，电场力做功功WWABAB=
10、410=410-11-11J J。A A、B B两点间的电势差两点间的电势差U UABAB等于多少？等于多少？B B、A A两点间的电势差两点间的电势差U UBABA等等于多少？于多少？U UABAB=2V =2V U UBABA=-2V=-2V第12页，本讲稿共35页用类比法研究电场能的性质重力场电场电场势势高度是特殊的高度差电势是特殊的电势差电势是特殊的电势差高度差hAB=hA-hBhA=hAO=hA-hOhA=hAO=WAO/GUAB=A-BA=UAO=A-OA=UAO=WAO/q一般取地面或最低点为参考点一般取无穷远处或电场一般取无穷远处或电场中的接地点为参考点中的接地点为参考点第13
11、页，本讲稿共35页1.1.定义定义:电场中某点的电势电场中某点的电势,等于单位等于单位正电荷正电荷由由该点移动到参考点该点移动到参考点(零电势点零电势点)时电场力时电场力所做的功所做的功.三三.电势电势另一种定义另一种定义:电荷在电场中某一点的电势电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值叫该点的电势能与它的电荷量的比值叫该点的电势.另一表达式另一表达式4.4.单位单位单位单位:伏特伏特伏特伏特(V)(V)3.3.标量标量标量标量:正负代表高低正负代表高低正负代表高低正负代表高低5.5.电势差和电势的关系电势差和电势的关系电势差和电势的关系电势差和电势的关系:UAB=A-B(计算时要计算时要
12、代入正负号代入正负号)第14页，本讲稿共35页想一想1、高度差、高度与零高度点的选择有关吗？2、电势差、电势与零电势点的选择有关吗？第15页，本讲稿共35页ABCD0V1V2V3V结论：电势和高度都具有相对性，与参考点的结论：电势和高度都具有相对性，与参考点的选择有关，而电势差和高度差与参考点的选择选择有关，而电势差和高度差与参考点的选择无关。无关。E0V1V2V-1V第16页，本讲稿共35页6.6.电势具有电势具有相对性相对性：确定电势确定电势,应先规定电应先规定电场中某处的电势为零场中某处的电势为零.(.(通常规定离场源电通常规定离场源电荷荷无限远处无限远处或或大地大地的电势为零的电势为零
13、.).)7.7.电势的决定因素：电场中某点的电势电势的决定因素：电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与的大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。即放不放电荷及放什么电荷无关。即 与与EpEp、q q无关无关8.8.沿电场线方向电势降低沿电场线方向电势降低A AB BC CD D15V15V 5V5V0 0-3V-3V第17页，本讲稿共35页如以无穷远处电势为零，则：如以无穷远处电势为零，则：(1)(1)正电荷正电荷正电荷正电荷（+Q+Q）形成的电场中各点的）形成的电场中各点的电势电势均为正值（且离场源近处电势大）均为正值（且离场源近处电势大）；(2)(2)负电荷
14、负电荷（-Q-Q-Q-Q）形成的电场中各点的）形成的电场中各点的）形成的电场中各点的）形成的电场中各点的电势均电势均电势均电势均为负值（且离场源近处电势小）。为负值（且离场源近处电势小）。为负值（且离场源近处电势小）。为负值（且离场源近处电势小）。思考思考:怎么比较电场中两点电势高低呢怎么比较电场中两点电势高低呢?方法一方法一:根据电场线方向来确定电势高低：根据电场线方向来确定电势高低：沿着电场线的方向，电势逐渐降低。沿着电场线的方向，电势逐渐降低。ABE第18页，本讲稿共35页方法四方法四:如电荷只在静电力作用下由静止开始运动，如电荷只在静电力作用下由静止开始运动，正电荷由电势高的点移向电势
15、低的点，负电荷由电势正电荷由电势高的点移向电势低的点，负电荷由电势低的点移向电势高的点。低的点移向电势高的点。ABE方法二方法二方法二方法二:根据电势差定义式来判断根据电势差定义式来判断根据电势差定义式来判断根据电势差定义式来判断.方法三方法三方法三方法三:根据电势的表达式来判断：根据电势的表达式来判断：根据电势的表达式来判断：根据电势的表达式来判断：第19页，本讲稿共35页 例4.将一电量为 的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A,电场力做 功 ,以P点为零势点。求A点的电势.解解:场外一点P的电势为从P A,电场力做的功 PAEW-=注意注意:计算电势首先要规定计算电势首先要规定零电势处零
16、电势处,且电势且电势可以为可以为负负.第20页，本讲稿共35页四、等势面1、等势面：、等势面：电势相等的点所构成的面。电势相等的点所构成的面。通常相邻等势面之间的电势差相等。通常相邻等势面之间的电势差相等。(称为称为等差等势面）等差等势面）2、典型电场的等势面、典型电场的等势面第21页，本讲稿共35页点点电电荷荷的的电电场场的的等等势势线线第22页，本讲稿共35页等等量量异异种种电电荷荷电电场场的的等等势势面面第23页，本讲稿共35页等等量量同同种种电电荷荷电电场场的的等等势势面面第24页，本讲稿共35页匀强电场的等势面第25页，本讲稿共35页带电导体周围电场的等势面第26页，本讲稿共35页3
17、、等势面的特点、等势面的特点（1 1）在在同同一一等等势势面面上上的的任任意意两两点点间间移移动动电电荷荷，电电场力不做功场力不做功（2 2）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 （3 3）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏小、电场线疏 （4 4）不同等势面在空间不相交、不相切）不同等势面在空间不相交、不相切（5 5）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表）处于静电平衡状态的导体是一个等势体，其表面为一个等势面，面为一个等势面，匀强电场的等势面
18、是一组相互平匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均匀的平面。行的疏密均匀的平面。第27页，本讲稿共35页例例3 3、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电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功用，所以不做功 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第28页，本讲稿共35页小结一、电势能一、电势能：电场力做正功电场力做正功,电势能减小电势能减小电场力做负功电场力做负功,电势能增加电势能增加二、电势差：二、电势差：三、电势：
19、三、电势：A=UAO=WAO/q四、等势面四、等势面五、电场力的功、电势能、电势、电势差、等五、电场力的功、电势能、电势、电势差、等势面、电场线的关系势面、电场线的关系第29页，本讲稿共35页项目重 力 场电 场定义 场强（矢量）场力场力做功特点势差（标量）地球附近的引力场存在于电荷周围的场存在于电荷周围的场重力场强度g=G/m，方向：垂直于该点的切面向下电场强度电场强度E=F/q E=F/q，方向：正电荷在该点所方向：正电荷在该点所受电场力方向受电场力方向重力G=mg电场力电场力F=qEF=qEWAB=mghAB只与始、末位置有关，与路径无关WWABAB=qU=qUAB AB 只与始、末位置
20、有关，只与始、末位置有关，与路径无关与路径无关高度差高度差h hABAB=h=hA A h hB B，与与参考点选取无关参考点选取无关电势差电势差U UABAB=A A-B B，与参与参考点选择无关考点选择无关构建知识结构第30页，本讲稿共35页项目重 力 场电 场 势（标量）势能（标量）场力做功与势能变化的关系 重力势能EP=mgh，与参考平面选取有关电势能电势能=q q（选学）选学），与参考平面选取有关与参考平面选取有关重力做正功，重力势能减少（转化为其他形式的能）；重力做负功，重力势能增加WAB=EPA-EPB 电场力做正功，电势能电场力做正功，电势能减少（转化为其他形式减少（转化为其他
21、形式的能）；电场力做负功，的能）；电场力做负功，电势能增加。电势能增加。WAB=A-B高度h与参考点的选取有关，具有相对性电势电势与参考点的选取与参考点的选取有关，具有相对性有关，具有相对性第31页，本讲稿共35页课堂训练课堂训练1 1如图如图1 1所示，所示，a a、b b为某电场线上的两点，为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是那么以下的结论正确的是 （）A A把正电荷从把正电荷从a a移到移到b b，电场力做正功，电，电场力做正功，电荷的电势能减少荷的电势能减少B B把正电荷从把正电荷从a a移到移到b b，电场力做负功，电，电场力做负功，电荷的电势能增加荷的电势能增加 C C把负电
22、荷从把负电荷从a a移到移到b b，电场力做正功，电，电场力做正功，电荷的电势能增加荷的电势能增加D D 从从a a到到b b电势逐渐降低电势逐渐降低ADAD第32页，本讲稿共35页课堂训练课堂训练2 2、有关电场中某点的电势，下列说法中正确的、有关电场中某点的电势，下列说法中正确的是（是（）A A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定少决定B B、由放在该点的电荷的电量多少来决定、由放在该点的电荷的电量多少来决定C C、与放在该点的电荷的正负有关、与放在该点的电荷的正负有关D D、是电场本身的属性，与放入该点的电荷情、是电场本身的属性，与放入该点的电荷
23、情况无关况无关D D第33页，本讲稿共35页3、下列关于电场的描述，正确的是：、下列关于电场的描述，正确的是：A、电场中某点电势的大小、正负与零电势点的电场中某点电势的大小、正负与零电势点的选取有关选取有关B、电场中两点间的电势差与零电势点的选、电场中两点间的电势差与零电势点的选取有关取有关C、同一点电荷在电场中的不同点时，电荷的、同一点电荷在电场中的不同点时，电荷的电势能较大处电势一定较高电势能较大处电势一定较高D、同一点电荷在电场中任两点间移动时，、同一点电荷在电场中任两点间移动时，若电场力做功相同，则两点间的电势差相同若电场力做功相同，则两点间的电势差相同课堂训练第34页，本讲稿共35页第35页，本讲稿共35页