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1.4电势能和电势2021/5/271复习回顾1.1.计算电场强度有几个公式计算电场强度有几个公式?,?,它们有什么区别它们有什么区别?3.3.电场线是如何反映电场的电场线是如何反映电场的强弱强弱及及方向方向的的?E E定义式定义式,适用于任适用于任何电场何电场只适用于只适用于点电荷点电荷4.4.电场线电场线相交相交吗吗?电场线是电场线是运动轨迹运动轨迹吗吗?2021/5/272电场力做功的特点带箭头的直线是某区域电场线的一条，用带箭头的直线是某区域电场线的一条，用带箭头的直线是某区域电场线的一条，用带箭头的直线是某区域电场线的一条，用E EE EA AA A、E EE EB BB B来表示来表示来表示来表示A AA A、B BB B两点的电场强度，则下列说法两点的电场强度，则下列说法两点的电场强度，则下列说法两点的电场强度，则下列说法正确的是正确的是正确的是正确的是()()()()AABBB、EAEBC、EAEBD、EA、EB的大小关系不确定 A、EA=EBD D2021/5/273电场力做功的特点 将静止的试探电荷放入电场中，电荷在将静止的试探电荷放入电场中，电荷在将静止的试探电荷放入电场中，电荷在将静止的试探电荷放入电场中，电荷在电场力的作用下做加速带动，运动一段时间电场力的作用下做加速带动，运动一段时间电场力的作用下做加速带动，运动一段时间电场力的作用下做加速带动，运动一段时间后获得一定的速度，试探电荷的动能增加了后获得一定的速度，试探电荷的动能增加了后获得一定的速度，试探电荷的动能增加了后获得一定的速度，试探电荷的动能增加了。【思考思考思考思考】什么力做功引起能量转化，什么能什么力做功引起能量转化，什么能什么力做功引起能量转化，什么能什么力做功引起能量转化，什么能转化为动能？转化为动能？转化为动能？转化为动能？AA2021/5/274电场力做功的特点万有引力万有引力电场力电场力库仑定律与与万有引力定律极其类似库仑定律与与万有引力定律极其类似,因此我因此我们可以把们可以把电场力电场力与与重力重力(也是万有引力也是万有引力)类比类比,想一想想一想,重力做功有哪些特点重力做功有哪些特点?2021/5/275电场力做功的特点3.3.类比联想类比联想:电场力做功与路径有关吗电场力做功与路径有关吗?4.4.类比联想类比联想:电荷在电场中具有势能电荷在电场中具有势能?电场力做功电场力做功与这种势能的变化应是什么关系与这种势能的变化应是什么关系?1.1.重力做功重力做功W=mghW=mghA A-mgh-mghB B=E=EpApA-E-EpBpB2.2.重力做重力做正功正功，重力势能，重力势能减小减小，重力做重力做负功负功，重力势能，重力势能增加增加。2021/5/276电场力做功的特点重力做功与路径无关,电荷在匀强电场中运动,电场力对它做的功与路径有关吗?MEW=F|AB|cos=q Eq E|AM|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 qF2021/5/277电场力做功的特点MEAB2.2.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 qF2021/5/278电场力做功的特点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 qF+q qF+q qF+q qFW=WW=W1 1+W+W2 2+W+W3 3+=q E|AM|=q E|AM|W1=q E x1W2=q E x2W3=q E x3 Mx1+x2+x3+=?X1x22021/5/279电场力做功的特点 在匀强电场中移动电荷时在匀强电场中移动电荷时,静电力做的功静电力做的功与电荷经过的路径无关与电荷经过的路径无关,只与电荷的起始位置只与电荷的起始位置和和终止位置有关。终止位置有关。即：即：与初、末两点在电场线上的距离有关与初、末两点在电场线上的距离有关。实验证明，这个结论在非匀强电场中也成立。实验证明，这个结论在非匀强电场中也成立。2021/5/2710电势能 一个一个不计重力不计重力的的试探电荷在电场中某点由静试探电荷在电场中某点由静止释放止释放,将如何运动将如何运动?E+F2021/5/2711电势能1.定义：电荷在静电场中也具有势能，这个势能叫做静电势能，简称电势能，用符号EP表示。2.电场力对电荷做正功 ,电荷的电势能减少(负功负功)W WABAB=-=-E EP P=E=EPAPA-E-EPBPB(增加增加)即：静电力做的功等于电势能变化量的相反数。即：静电力做的功等于电势能变化量的相反数。3.电势能具有相对性(通常把离场源通常把离场源无限远处无限远处或或大地表面大地表面的电势能规定为零的电势能规定为零)3.电势能是标量，正负表示大小2021/5/2712电势能例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（）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。C C2021/5/2713电势能 正电荷从正电荷从A A点移到点移到B B点时点时,电电场力做场力做 ,电荷电荷的电势能怎么变的电势能怎么变化化?ABE+vABE一一v 负电荷从A点移到B点时,电场力做 ,该电荷在 点的电势能较大.负功负功B减小减小正功正功2021/5/2714电势重力势能由什么因素决定？重力势能由什么因素决定？物体质量物体质量试探电荷的电荷量试探电荷的电荷量物体所处物体所处位置高度位置高度试探电荷在电场试探电荷在电场中的位置中的位置“高度高度”2021/5/2715电势电荷在电场中某一点的电势能EP与它的电荷量q的比值。1 V=1 J/C1.定义:2.公式:3.单位:伏特(V)(计算时要代入正负号)4.理解：描述电荷在电场中的位置2021/5/2716电势例例3.3.将一电量为将一电量为q=+210q=+210-6-6c c的点电荷从电场外的点电荷从电场外一点一点P(P(零电势点零电势点)移至电场中某点移至电场中某点A,A,电场力做功电场力做功410410-5-5J,J,求求A A点的电势。点的电势。解解:场外一点场外一点P的电势为的电势为:从从P A,电场力做的功电场力做的功 提示提示:计算计算电势首先要规定电势首先要规定零电势处零电势处,且电势可以且电势可以为负。为负。2021/5/2717电势设正电荷由a运动到b,【思考】如下图MN是一条电场线，比较a、b两点的电势大小。+电场线指向电势降低的方向电场力做正功,电势能减小2021/5/2718电势1.电势具有电势具有相对性相对性,确定电势确定电势,应先规定电场中应先规定电场中某处的电势为零某处的电势为零。(通常规定离场源电荷通常规定离场源电荷无限无限远处远处或或大地大地的电势为零。的电势为零。)2.电势是电势是标量标量,有正负有正负,数值取决于数值取决于零电势零电势的选的选取取。(负电势表示该处的负电势表示该处的电势电势比比零电势处零电势处电势电势低低。)2021/5/2719等势面地图中常用等高线来表示地势的高低，那么，是否能用类似的方法表示电势的高低？2021/5/2720等势面电场中电场中电势相等电势相等的点构成的曲面叫做等势面。的点构成的曲面叫做等势面。等势面的性质：等势面的性质：1.同一等势面上的点电势相等。同一等势面上的点电势相等。2.沿着等势面移动电荷时，电场力所作的功为零。沿着等势面移动电荷时，电场力所作的功为零。3.在任何静电场中电场线与等势面是互相垂直的。在任何静电场中电场线与等势面是互相垂直的。4.等势面越密，场强越大等势面越密，场强越大2021/5/2721等势面几种常见电场的等势面分布：几种常见电场的等势面分布：2021/5/2722等势面2021/5/2723电场与重力场的类比项目项目重重 力力 场场电电 场场定义定义 场强场强（矢量）（矢量）场力场力场力做场力做功特点功特点地球附近的引力场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重力场强度g=G/mg=G/m，方向：垂直于该点的切方向：垂直于该点的切面向下面向下电场强度电场强度E=F/q E=F/q，方向：正电荷在该点方向：正电荷在该点所受电场力方向所受电场力方向重力重力G=mgG=mg电场力电场力F=qEF=qE只与始、末位置有关，只与始、末位置有关，与路径无关与路径无关只与始、末位置有关，只与始、末位置有关，与路径无关与路径无关2021/5/2724项目项目重重 力力 场场电电 场场 势势（标量）（标量）势能势能（标量）（标量）场力做场力做功与势功与势能变化能变化的关系的关系 重力势能重力势能E EP P=mgh=mgh，与参考平面选取有关与参考平面选取有关电势能电势能EP=q，与参与参考平面选取有关考平面选取有关重力做正功，重力势重力做正功，重力势能减少（转化为其他能减少（转化为其他形式的能）；重力做形式的能）；重力做负功，重力势能增加负功，重力势能增加WAB=EPA-EPB 电场力做正功，电势电场力做正功，电势能减少（转化为其他能减少（转化为其他形式的能）；电场力形式的能）；电场力做负功，电势能增加。做负功，电势能增加。WAB=EA-EB高度高度h h与参考点的选取与参考点的选取有关，具有相对性有关，具有相对性电势电势与参考点的选与参考点的选取有关，具有相对性取有关，具有相对性2021/5/2725小结2、电势能：电场力做正功，电势能减小电场力做正功，电势能减小；电场力做负功，电势能增加。电场力做负功，电势能增加。WAB=-EP=EPA-EPB1、电场力做功与路径无关 只只与初、末两点在电场线上的距离有关。3、电势：4、等势面电场线指向电势降低的方向电场线指向电势降低的方向2021/5/2726随堂训练1下列说法中正确的是 （）A、在场强较小处，电荷在该处的电势能也较小；B、电荷在场强为零处的电势能也为零；C、在场强相等的各点，电荷的电势能必相等；D、在选定为零电势的位置处，任何电荷的电势能必为零.D D2021/5/2727随堂训练2 2关于电势和电势能的关系，下列各种说关于电势和电势能的关系，下列各种说法中正确的是：法中正确的是：（）A A、某点电势高，说明该点电势能大；、某点电势高，说明该点电势能大；B B、某点电势高，说明该点电场做功本领强；、某点电势高，说明该点电场做功本领强；C C、若带电粒子在电场中移动时，电势能减少，、若带电粒子在电场中移动时，电势能减少，则电势一定降低；则电势一定降低；D D、负电荷在电场中无初速度，只在电场力作、负电荷在电场中无初速度，只在电场力作用下运动，电势能一定减少，同时它一定用下运动，电势能一定减少，同时它一定是从电势低处移向电势高处是从电势低处移向电势高处.D D2021/5/2728随堂训练3、下列关于电势高低的判断正确的是（）A.负电荷从A移动到B时，外力做正功，A点的电势一定较高。B.负电荷从A移动到B时，电势能增加，A点的电势一定较低。C.负电荷从A移动到B时，电势能增加，A点的电势一定较高。D.初速度为零的正电荷只在电场力的左右下从A移动到B，A点的电势一定较高。CD2021/5/2729随堂训练ab4、如图，某电场中的一条直线，一电子在a点由静止释放，它将沿直线向b点运动，下列说法正确的是（）A.该电场移动是匀强电场B.场强Ea一定小于EbC.电子具有的电势能EpaEpbD.a点的电势一定低于b的电势C2021/5/2730