电势能和电势-PPT课件.ppt

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讨论：什么能转换为动能的呢讨论：什么能转换为动能的呢?1 将试探正电荷将试探正电荷q在电场强在电场强度为度为E的匀强电场中沿几条不的匀强电场中沿几条不同路径从同路径从A点移动到点移动到B点点,静电静电力对电荷做功分别为多少力对电荷做功分别为多少?2甲甲EMW=F cos|AB|=q E|AM|AB|=q E|AM|A AB B沿沿 直直 线线ABqF3甲甲EA AB B沿沿 折折 线线AMBMABA MW1=qE|AM|W2=0M B所以：全过程做功所以：全过程做功 W=W1+W2=q E|AM|qFqF4ENAB乙乙沿曲线沿曲线ANB呢呢?F5用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近ANBANBMW=q E|AM|由以上的推导我们发现了什么由以上的推导我们发现了什么?E乙乙6 在匀强电场中移动电荷时在匀强电场中移动电荷时,静电力做静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关的功与电荷的起始位置和终止位置有关,但与电荷经过的路径无关但与电荷经过的路径无关.推广推广:非匀强电场也适用非匀强电场也适用.一一.静电力做功的特点静电力做功的特点7 我们学过了什么物理我们学过了什么物理量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?8大家学习辛苦了，还是要坚持继续保持安静继续保持安静9地球地球负电负电荷荷m+q重力场与电场的类比重力场与电场的类比 重力场重力场 电场电场mgqE场方向场方向场方向场方向地球附近的重力场跟电荷的电场相似地球附近的重力场跟电荷的电场相似正电正电荷荷-qqE场方向场方向10重力做功与重力势能的关系重力做功与重力势能的关系WG =EP1 -EP2 =-EP1.重力做正功重力做正功,重力势能减少重力势能减少.2.重力做负功重力做负功,即物体克服重力做功即物体克服重力做功,重力势能增加重力势能增加.重力做的功等于重力势能的减少量重力做的功等于重力势能的减少量.11 正电荷从正电荷从A点移到点移到B点时点时,静电力做正功静电力做正功,电荷电荷的电势能减少的电势能减少.正电荷从正电荷从B点移到点移到A点时点时,静电力做负功静电力做负功,即电即电荷克服静电力做功荷克服静电力做功,电荷电荷的电势能增加的电势能增加.ABE+vABE+v电场力做功与电势能的关系电场力做功与电势能的关系12二二.电势能电势能电场中的电荷由于受到电场力电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。作用而具有的势能。1.定义定义:2.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=EP13 例例1.如图如图,在场强在场强 的匀强电场的匀强电场中中,点电荷点电荷q=+1C从从A移动到移动到B,AB相距相距L=1m,电场力做功为多少电场力做功为多少?电势能如何变化电势能如何变化?EW=E q L=即电势能减少即电势能减少q qFAB14 要想确定电荷要想确定电荷q在在B点的电势能点的电势能,该怎么办该怎么办?(提示提示:类似于重力势能的确定类似于重力势能的确定 )15类似重力势能类似重力势能,首先要确定零电势能处首先要确定零电势能处.设设A点的电势能点的电势能点评点评:1.1.确定电势能确定电势能,首先要确定零电势能处首先要确定零电势能处.2.2.电势能为负表示电荷在该处的电势能电势能为负表示电荷在该处的电势能小于零电势能处小于零电势能处.16二二.电势能电势能电场中的电荷由于受到电场力电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。作用而具有的势能。1.定义定义:2.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-EPB3.电荷在某点的电势能电荷在某点的电势能,等于静电力把它等于静电力把它 从该点移动到零势能位置时电场力所做的功从该点移动到零势能位置时电场力所做的功.(通常把离场源无限远处或大地表面的通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零电势能规定为零)17 什么是比值定什么是比值定义法义法?之前学过的什之前学过的什么物理量是通过它么物理量是通过它定义的定义的?18取取O点的电势能为零点的电势能为零,则则:EPA=q E L COS讨论电势能与电荷的比值讨论电势能与电荷的比值?ALOE+19电荷在电场中某一点的电势能与电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值它的电荷量的比值2.公式公式:3.单位单位:伏特伏特 符号为符号为V1 V=1 J/C三三.电势电势1.定义定义:201.沿着电场线方向沿着电场线方向,电势电势将怎样变化将怎样变化?2.如何确定电场中某点的电如何确定电场中某点的电势势?(提示提示:类比于电势能的确定类比于电势能的确定.).)3.电势为负数时电势为负数时,负号表示方负号表示方向吗向吗?211.电场线指向电势降低的方向电场线指向电势降低的方向2.与电势能的情况相似与电势能的情况相似,应先确定电场应先确定电场中某点的电势为零中某点的电势为零.(通常取离场源电通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零荷无限远处或大地的电势为零.)3.电势是标量电势是标量,只有大小只有大小,没有方向没有方向.(负电负电势表示该处的电势比零电势处电势低势表示该处的电势比零电势处电势低.)22 例例2.将一电量为将一电量为 的点电荷的点电荷从电场外一点从电场外一点P移至电场中某点移至电场中某点A,电场电场力做力做 功功 ,求求A点的电势点的电势.解解:设场外一点设场外一点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 PAEW-=点评点评:电势的确定首先要确定零电势处电势的确定首先要确定零电势处,且电势可以为负且电势可以为负.23思考思考 在上面关于电势能和电势的讨在上面关于电势能和电势的讨论及插图中论及插图中,我们一直把试探电荷我们一直把试探电荷q当作正电荷处理当作正电荷处理.请把请把q当做负电荷当做负电荷,重复以上讨论重复以上讨论.其结果与上面的结果其结果与上面的结果是否一致是否一致?24 前面我们曾经用电场线描绘了电场的力的性质的分布图，那么从能量的角度描绘出来的电场分布图又是怎样的呢？（正像地理上描绘的地形图与矿产资源分布图不一样，电场的力的分布图与能的分布图肯定也是不一样的。）用什么办法可以描绘出电场的能的分布图呢？我们知道，电场中每个点的电势一般是不相同的，但仍然有许多点的电势是相同的。例如点电荷形成的电场中，离场源距离相等的各点电势都是相同的（A=B），若把这些点连起来，则构成一个曲面，我们把这个面叫做“等势面”。QCBA 在地图上我们常用等高线来表示地形的高低，与此相似，电场中常用“等势面”来表示电势的高低。25四、等势面：四、等势面：电场中电势相同的各点构成的面。电场中电势相同的各点构成的面。（1 1）在同一等势面上移动电荷，电场力不做功；）在同一等势面上移动电荷，电场力不做功；（2 2）等势面与电场线处处垂直；）等势面与电场线处处垂直；（3 3）等势面间的疏密程度表示了场强的大小；等）等势面间的疏密程度表示了场强的大小；等 势面的法线表示了电场的方向，电场线的方势面的法线表示了电场的方向，电场线的方 向是由高等势面指向低等势面。向是由高等势面指向低等势面。（4 4）匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均）匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均 匀的平面；匀的平面；26几种常见电场的等势面分布图谱：几种常见电场的等势面分布图谱：27 离导体表面越近，离导体表面越近，等势面的形状与导体等势面的形状与导体表面越相似。表面越相似。281.1.处于静电平衡状态的导体上各点的电势处处于静电平衡状态的导体上各点的电势处处相等，整个导体是一个等势体。处相等，整个导体是一个等势体。AB若若 A AB B，则，则E EPAPAEEPBPB，WWABAB0,0,电荷受力不平衡。电荷受力不平衡。2 2、等势面与电场线一样是人们为了形象描绘电、等势面与电场线一样是人们为了形象描绘电场而引入的假想曲线；他们从两个不同的角度场而引入的假想曲线；他们从两个不同的角度描述了电场的分布情况，两者互相垂直。描述了电场的分布情况，两者互相垂直。因为处于静电平衡状态的导体内部场强因为处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，在导体的任意两点间移动电处处为零，在导体的任意两点间移动电荷电场力都不做功，表明导体内各点荷电场力都不做功，表明导体内各点（包括表面）的电势都相等，所以整个（包括表面）的电势都相等，所以整个导体是等势体，导体表面是等势面导体是等势体，导体表面是等势面29推论：地球是处于静电平衡状态的推论：地球是处于静电平衡状态的大导体大导体（1 1）跟地球相连的导体是等势体）跟地球相连的导体是等势体（2 2）实际中常取地球或与地球相连）实际中常取地球或与地球相连的导体的电势作参考，认为它们的的导体的电势作参考，认为它们的电势为零电势为零30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用，电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功；所以不做功；B B等势面上各点的场强相等；等势面上各点的场强相等；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两不同等势面在空间不能相交。两不同等势面在空间不能相交。CD 31