第四節(jié)用電勢能和電勢用

第四節(jié)用電勢能和電勢用第一頁，共四十頁，2022年，8月28日力學(xué)中我們研究問題時，是分別從動力學(xué)和能量兩個角度來進(jìn)行的?，F(xiàn)在電學(xué)中我們要深刻認(rèn)識電場的性質(zhì)，也要采用類似的方法。前面三節(jié)內(nèi)容我們已經(jīng)從電荷在電場中受力的作用，說明電場具有力的性質(zhì)，建立了電場強(qiáng)度的概念，那么從能量的角度來看，電場又有什么性質(zhì)呢？

導(dǎo)入第二頁，共四十頁，2022年，8月28日

一個試探電荷在電場中某點(diǎn)由靜止釋放,將如何運(yùn)動?E

在電場力作用下電荷做加速運(yùn)動,一段時間后獲得一定的速度,試探電荷的動能增加.+F什么能轉(zhuǎn)換為動能的呢?我們首先來研究電場力做功的問題第三頁，共四十頁，2022年，8月28日一、靜電力做功的特點(diǎn)F?q把正電荷沿不同路徑從A點(diǎn)移到B電場力做功？+BA甲M乙W甲=F·|AB|cosθ=qE·|AM|沿甲路徑電場力做功:丙沿乙路徑電場力做功:

W乙=qE·|AM|沿丙路徑電場力做功:

W丙=qE·|AM|沿任意路徑電場力做功:

W任意=qE·|AM|丁第四頁，共四十頁，2022年，8月28日在電場中移動電荷時，靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān)，但與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)。與重力做功特點(diǎn)相類比靜電力做功的特點(diǎn)對于非勻強(qiáng)電場也適用第五頁，共四十頁，2022年，8月28日由于移動電荷時靜電力做的功與移動的路徑無關(guān)，電荷在電場中具有跟位置相關(guān)的能，這種能叫做電勢能，用EP表示。第六頁，共四十頁，2022年，8月28日電場力做正功，電勢能減少；二、電勢能電場力做負(fù)功，電勢能增加。與重力做功跟重力勢能變化關(guān)系相類比第七頁，共四十頁，2022年，8月28日重力做的功等于重力勢能的減少量靜電力做的功等于電勢能的減少量ABE+重力勢能的減少量電勢能的減少量第八頁，共四十頁，2022年，8月28日小結(jié)：電場力做多少功，電荷電勢能就變化多少。第九頁，共四十頁，2022年，8月28日ABE+設(shè)EPB=0

電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于把它從該點(diǎn)移到零勢能位置時靜電力所做的功。零勢能參考點(diǎn)第十頁，共四十頁，2022年，8月28日ABE+設(shè)EPB=0

電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于把它從該點(diǎn)移到零勢能位置時靜電力所做的功。第十一頁，共四十頁，2022年，8月28日ABE-設(shè)EPB=01.電荷在某點(diǎn)的電勢能，等于把它從該點(diǎn)移到零勢能位置時靜電力所做的功。負(fù)號表示電勢能的高低第十二頁，共四十頁，2022年，8月28日2.電勢能是相對的，與零電勢能面選擇有關(guān)。

通常把電荷在離場源電荷無限遠(yuǎn)處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上電勢能規(guī)定為零。3.電勢能是電荷和電場所共有的，具有系統(tǒng)性。4.電勢能是標(biāo)量。

電勢能為負(fù)表示電荷在該處的電勢能比零還要小。第十三頁，共四十頁，2022年，8月28日

正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時,靜電力做正功,電荷的電勢能減少.

正電荷從B點(diǎn)移到A點(diǎn)時,靜電力做負(fù)功,即電荷克服靜電力做功,電荷的電勢能增加.ABE+vABE+v分析判斷第十四頁，共四十頁，2022年，8月28日重力勢能和電勢能類比

重力場中，重力：地球和物體之間存在的吸引力電場中，電場力：電荷之間的作用力有重力就有重力勢能Ep=mgh有電場力就有相應(yīng)的能，叫電勢能EPEp由物體和地面間的相對位置決定EP由電荷間的相對位置決定電場力做正功，電勢能就減少電場力做負(fù)功，電勢能就增加電場力作功，電勢能改變重力做功，重力勢能改變重力做正功，重力勢能就減少重力做負(fù)功，重力勢能就增加W重=EP1-EP2W電=EPA-EPB第十五頁，共四十頁，2022年，8月28日盡管重力做功與電場力做功很相似，但還是存在很大差異—存在兩種電荷正電荷順電場線移動，電場力做正功，電勢能減少負(fù)電荷順電場線移動，電場力做負(fù)功，電勢能增加正電荷逆電場線移動，電場力做負(fù)功，電勢能增加負(fù)電荷逆電場線移動，電場力做正功，電勢能減少第十六頁，共四十頁，2022年，8月28日1、下列說法中正確的是（）A.當(dāng)兩正點(diǎn)電荷相互靠近時，它們的電勢能增大B.當(dāng)兩負(fù)點(diǎn)電荷相互靠近時，它們的電勢能增大C.一個正電荷與另一個負(fù)電荷相互靠近時，它們的電勢能減小D.一個正電荷與另一個負(fù)電荷相互靠近時，它們的電勢能增大。例與練電場力做正功，電勢能減少；電場力做負(fù)功，電勢能增加。。與重力做功類比ABC第十七頁，共四十頁，2022年，8月28日2、下圖中MN為某電場中一條電場線，方向向右，在MN上取兩點(diǎn)a、b，今將一正點(diǎn)電荷q從a移到b則（）A.電場力做正功，q的電勢能增加；B.電場力做負(fù)功，q的電勢能增加；C.電場力做正功，q的電勢能減少；D.電場力做負(fù)功，q的電勢能減少。

若q為負(fù)點(diǎn)電荷呢？例與練+vFqF做正功C第十八頁，共四十頁，2022年，8月28日3、如圖所示,電子沿一條電場線MN從a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn),電勢能增加，則

（）A.電場力做正功，電場方向從M指向N；B.電場力做正功，電場方向從M指向N；C.電場力做負(fù)功，電場方向從M指向N；D.電場力做負(fù)功，電場方向從N指向M。

電場力做負(fù)功－veFEC第十九頁，共四十頁，2022年，8月28日

4、將帶電量為6×10-6C的負(fù)電荷從電場中的A點(diǎn)移到B點(diǎn)，克服電場力做了3×10-5J的功，再從B移到C，電場力做了1.2×10-5J的功，則（1）電荷從A移到B，再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？（2）如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在B點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少？（3）如果規(guī)定B點(diǎn)的電勢能為零，則該電荷在A點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢能分別為多少？增加了1.8×10-5J.EPC=1.8×10-5J

EPC=-1.2×10-5JEPB=3×10-5J

EPA=-3×10-5J

第二十頁，共四十頁，2022年，8月28日5、如圖所示，點(diǎn)電荷的靜電場中電場線用實(shí)線表示，但其方向未標(biāo)明，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運(yùn)動軌跡。a、b是軌跡上的兩點(diǎn)。若帶電粒子在運(yùn)動中只受到電場力作用，根據(jù)此圖可作出正確判斷的是()A.帶電粒子所帶電荷的性質(zhì)B.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的受力方向C.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的速度何處較大D.帶電粒子在a、b兩點(diǎn)的電勢能何處較大EabBCD第二十一頁，共四十頁，2022年，8月28日6、如圖所示，ＭＮ是負(fù)點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場中的一條電場線。一個帶正電的粒子（不計(jì)重力）從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示，則該帶電粒子在a點(diǎn)的加速度一定

在b點(diǎn)的加速度。帶電粒子在a點(diǎn)的電勢能一定

在b點(diǎn)的電勢能。（填“大于”、“小于”式“等于”）。小于大于FNＭba-第二十二頁，共四十頁，2022年，8月28日7.一帶電油滴在勻強(qiáng)電場E中的運(yùn)動軌跡如圖虛線所示,電場方向豎直向下.若不計(jì)空氣阻力,則此帶電油滴從a運(yùn)動到b的過程中,能量變化情況為()A.動能減小B.電勢能增加C.動能和電勢能之和減少D.重力勢能和電勢能之和增加EabC有難度，請同學(xué)們認(rèn)真思考！第二十三頁，共四十頁，2022年，8月28日

電場的力的性質(zhì)我們用場強(qiáng)E來描述，那么電場的能的性質(zhì)我們又應(yīng)該用什么物理量來描述呢？能否用“電勢能”呢？

電場的能的性質(zhì)也是電場本身的一種屬性，它只能由場源本身所決定，而與電場中有無放入試探電荷無關(guān)。而電勢能的大小是與試探電荷的電量q有關(guān)的（因q越大，其所受電場力就越大，具有的做功本領(lǐng)大，電勢能也就大），故不能用“電勢能”來描述電場的能的性質(zhì)，我們引入一個新的物理量——“電勢”來表示它。第二十四頁，共四十頁，2022年，8月28日A0lθE+

該比值是一個與q無關(guān)，僅與電場及A點(diǎn)的位置有關(guān)的量。三、電勢設(shè)EP0=0該比值稱為A點(diǎn)的電勢零勢能參考點(diǎn)第二十五頁，共四十頁，2022年，8月28日1、定義：電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值，叫做這一點(diǎn)的電勢。2、定義式：與EP=mgh相類比電勢φ與高度h相類似（EP及q含符號）三、電勢第二十六頁，共四十頁，2022年，8月28日3、單位：伏特，符號為V

4、電勢只有大小，沒有方向，是標(biāo)量5、電勢具有相對性電勢是相對于零勢能參考點(diǎn)的，一般選取無窮遠(yuǎn)電勢為0，實(shí)際應(yīng)用中常取大地電勢為0。第二十七頁，共四十頁，2022年，8月28日思考在上面關(guān)于電勢能和電勢的討論及插圖中,我們一直把試探電荷q當(dāng)作正電荷處理.請把q當(dāng)做負(fù)電荷,重復(fù)以上討論.其結(jié)果與上面的結(jié)果是否一致?第二十八頁，共四十頁，2022年，8月28日A0lθE-該比值是一個與q無關(guān)，僅與電場及A點(diǎn)的位置有關(guān)的量。設(shè)EP0=0該比值稱為A點(diǎn)的電勢零勢能參考點(diǎn)第二十九頁，共四十頁，2022年，8月28日6.沿電場線(場強(qiáng))方向電勢越來越低，即電場線指向電勢降低的方向。如何比較電勢的高低？第三十頁，共四十頁，2022年，8月28日1、如果把q=1.0×10-8的電荷從無窮遠(yuǎn)處移至電場中的A點(diǎn)，需克服電場力做功W=1.2×10-4J.那么⑴q在A點(diǎn)的電勢能和在A點(diǎn)的電勢各是多少？⑵q未移入電場前A點(diǎn)的電勢是多少？你做對了嗎？EpA=1.2×10-4Jφ=1.2×104Vφ=1.2×104V例與練第三十一頁，共四十頁，2022年，8月28日2、如圖所示，電場中有A、B兩點(diǎn)，則下列說法中正確的是（）A、電勢φA>φB

場強(qiáng)EA>EBB、電勢φA>φB

場強(qiáng)EA<EBC、將+q由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做正功D、將-q分別放在A、B兩點(diǎn)時具有電勢能EpA>EpB例與練ABE正電荷在高電勢處電勢能大，負(fù)電荷在低電勢處電勢能大BC第三十二頁，共四十頁，2022年，8月28日3、在電場中一條電場線上有A、B兩點(diǎn),如圖所示，若將電荷q1=-2.0×10-7C從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，電場力做了-4.0×10-4J的功。(1)以B點(diǎn)為零電勢點(diǎn)，φA等于多少?(2)電場線的方向如何?(3)如將電荷q2=+1.0×10-7C從A點(diǎn)移到B點(diǎn)，φA等于多少?電場力做了多少功?AB例與練ΦA(chǔ)=2.0×103JA→B不變W=2.0×10-4J第三十三頁，共四十頁，2022年，8月28日4、如圖所示,水平固定的小圓盤A,帶電量為Q,電勢為零,從圓盤外O靜止釋放一質(zhì)量為m,帶電量為+q的小球,由于電場力的作用,小球豎直上升的高度可達(dá)盤中心豎直線上的c點(diǎn),Oc=h,又知道過豎直線上的b點(diǎn)時,小球速度最大,則在Q所形成的電場中,可確定的物理量是（）A.b點(diǎn)的場強(qiáng)B.c點(diǎn)的場強(qiáng)C.b點(diǎn)的電勢D.c點(diǎn)的電勢AObc思考與討論AD第三十四頁，共四十頁，2022年，8月28日五、等勢面1、定義：

電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面，叫做等勢面。與等高線相類比第三十五頁，共四十頁，2022年，8月28日2、等勢面的特點(diǎn)（1）在同一等勢面上的任意兩點(diǎn)間移動電荷，電場力不做功（2）電場線跟等勢面垂直，且由