第四节 电势能和电势第一章 静电场第一页，编辑于星期六：八点 十四分。试探电荷静止的放入电场中,将如何运动?E 电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷的动能增加.+F讨论：什么能转换为动能的呢?第二页，编辑于星期六：八点 十四分。 将试探正电荷q在电场强度为E的匀强电场中沿几条不同路径从A点移动到B点,静电力对电荷做功分别为多少?讨论讨论第三页，编辑于星期六：八点 十四分。甲EMW=F cos|AB|=q E |AM|AB沿 直 线ABqF第四页，编辑于星期六：八点 十四分。甲EAB沿 折 线AMBMABA MW1=qE |AM|W2=0M B所以：全过程做功 W=W1+W2=q E|AM|qFqF第五页，编辑于星期六：八点 十四分。ENAB乙沿曲线ANB呢?F第六页，编辑于星期六：八点 十四分。用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近ANBMW = q E|AM|由以上的推导我们发现了什么?E乙第七页，编辑于星期六：八点 十四分。 在匀强电场中移动电荷时,静电力做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.推广:非匀强电场也适用.一.静电力做功的特点第八页，编辑于星期六：八点 十四分。 我们学过了什么物理量做功与路径无关,只与初末位置有关?思考与讨论思考与讨论第九页，编辑于星期六：八点 十四分。地球负电荷m+q重力场与电场的类比 重力场 电场mgqE场方向场方向地球附近的重力场跟电荷的电场相似正电荷-qqE场方向第十页，编辑于星期六：八点 十四分。重力做功与重力势能的关系WG = EP1 - EP2 = -EP1. 重力做正功,重力势能减少.2.重力做负功,即物体克服重力做功, 重力势能增加.重力做的功等于重力势能的减少量.第十一页，编辑于星期六：八点 十四分。 正电荷从A点移到B点时,静电力做正功,电荷的电势能减少. 正电荷从B点移到A点时,静电力做负功,即电荷克服静电力做功,电荷的电势能增加.ABE+vABE+v电场力做功与电势能的关系第十二页，编辑于星期六：八点 十四分。二.电势能电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。1. 定义:2. 静电力做的功等于电势能的减少量WAB = EPA EPB=EP第十三页，编辑于星期六：八点 十四分。 例1. 如图,在场强 的匀强电场中,点电荷q=+1C从A移动到B,AB相距L=1m,电场力做功为多少?电势能如何变化?EW=E q L=即电势能减少q qFAB第十四页，编辑于星期六：八点 十四分。思考思考 要想确定电荷q在B点的电势能,该怎么办?( 提示:类似于重力势能的确定 )第十五页，编辑于星期六：八点 十四分。类似重力势能,首先要确定零电势能处.设A点的电势能点评:1.确定电势能,首先要确定零电势能处.2.电势能为负表示电荷在该处的电势能小于零电势能处.第十六页，编辑于星期六：八点 十四分。二.电势能电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。1. 定义:2. 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,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. (通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零)第十七页，编辑于星期六：八点 十四分。思考讨论思考讨论 什么是比值定义法?之前学过的什么物理量是通过它定义的? 第十八页，编辑于星期六：八点 十四分。取O点的电势能为零, 则:EPA = q E L COS讨论电势能与电荷的比值?思考与讨论思考与讨论ALOE+第十九页，编辑于星期六：八点 十四分。电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值2. 公式:3. 单位: 伏特 符号为V1 V = 1 J/C三. 电势1. 定义:第二十页，编辑于星期六：八点 十四分。1.沿着电场线方向,电势将怎样变化? 思考与讨论思考与讨论2.如何确定电场中某点的电势?(提示:类比于电势能的确定.)3.电势为负数时,负号表示方向吗?第二十一页，编辑于星期六：八点 十四分。1. 电场线指向电势降低的方向2.与电势能的情况相似,应先确定电场中某点的电势为零.(通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零.) 3.电势是标量,只有大小,没有方向.(负电势表示该处的电势比零电势处电势低.)思考与讨论思考与讨论第二十二页，编辑于星期六：八点 十四分。 例2. 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 ,求A点的电势.解:设场外一点P的电势为从P A,电场力做的功 PAEW-= 点评:电势的确定首先要确定零电势处,且电势可以为负.第二十三页，编辑于星期六：八点 十四分。思考 在上面关于电势能和电势的讨论及插图中,我们一直把试探电荷q当作正电荷处理.请把q当做负电荷,重复以上讨论.其结果与上面的结果是否一致?第二十四页，编辑于星期六：八点 十四分。 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。第二十五页，编辑于星期六：八点 十四分。四、等势面：电场中电势相同的各点构成的面。（1）在同一等势面上移动电荷，电场力不做功；（2）等势面与电场线处处垂直；（3）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 向是由高等势面指向低等势面。（4）匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均 匀的平面； 第二十六页，编辑于星期六：八点 十四分。几种常见电场的等势面分布图谱： 第二十七页，编辑于星期六：八点 十四分。 离导体表面越近，等势面的形状与导体表面越相似。第二十八页，编辑于星期六：八点 十四分。1.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。AB若AB，则EPAEPB，WAB0,电荷受力不平衡。2、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（包括表面）的电势都相等，所以整个导体是等势体，导体表面是等势面第二十九页，编辑于星期六：八点 十四分。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的）实际中常取地球或与地球相连的导体的电势作参考，认为它们的电导体的电势作参考，认为它们的电势为零势为零第三十页，编辑于星期六：八点 十四分。例3、关于等势面正确的说法是（）A电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功；B等势面上各点的场强相等；C等势面一定跟电场线垂直；D两不同等势面在空间不能相交。CD 第三十一页，编辑于星期六：八点 十四分。