电势能 电势与电势差(完美版)

武胜中学吴建兵带箭头的直线是某区域电场线的一条，用EA、EB来表示A、B两点的电场强度，则下列说法正确的是()ABB、EA＞EBC、EA＜EBD、EA、EB的大小关系不确定A、EA=EBD知识回顾h（一）重力做功的特点是什么?ABCmgmgmg1.在这三次情况下重力做功关系？2.WG=mgh3.可以引进重力势能的概念一、电场力做功的特点M（二）静电力做功有什么特点?EW=F·|AB|cosθ=qE·|AM|1.将电荷q从A沿直线移至B:ABө+q+qFMөEAB2.将电荷q从A沿折线移至B:对AM:W1=qE·|AM|对MB:W2=0对全程:W=W1+W2=qE·|AM|+qF+qF3.将电荷q从A沿曲线移至B:MөEAB+qFEAB+qF+qF+qF+qFW=W1+W2+W3+…=qE·|AM|W1=qE·x1W2=qE·x2W3=qE·x3…………Mx1+x2+x3+…=?X1x24.将电荷q从A沿其它曲线移至B，静电力做功？5.如果移动负电荷，1—4结论又如何？MөEABqF－EB+MAFөq+W=qE·|AM|6.静电力做功有什么特点？在匀强电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷经过的路径无关,只与电荷的起始位置和终止位置有关。即：与初、末两点在电场线上的距离有关。E++++++++++++++++++++++++++++++++++–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––+–FF如何增加或减小电势能？重力势能的变化：势能减少势能增加GG沿着力的方向运动：势能减少逆着力的方向运动：势能增加同减反增vv讨论:下列电荷在电场中移动时,静电力做什么功?电荷的电势能如何变化?EABAB+若在电场中移动的是负电荷呢?FF+E--FF+–静止静止1.电荷由静止释放,将如何运动?2.能否从能量的角度解释动能的增加?+–电势能由于电荷间具有相互作用力，所以电荷在力的作用下便会有运动的趋势，这种趋势就是一种隐藏的能，叫电势能。知识探究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.静电力对电荷做正功,电荷的电势能减少(负功)WAB=-△EP=EPA-EPB(增加)即：静电力做的功等于电势能变化量的相反数。二、电势能3.电势能具有相对性,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)JEPB310例1.如图,在场强E=103N/C的匀强电场中,点电荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,静电力做功为多少?电势能如何变化?若规定EPB=0,则EPA=?若规定EPA=0,则EPB=?EABFq+JWAB310电势能减少答案：JEPA310EPA=qELCOSθ2.若取B点的电势能为零,则A点的电势能为多少?1.若在AB两点间分别移动正、负电荷，请比较电荷电势能的变化。MөEABL3.点电荷的电量为2q、3q、4.分析EPA/q一定吗？EPA/q=ELCOSθ5.点电荷的电量为-q、-2q、-3q、…则A点的电势能为多少?…则A点的电势能为多少?电势能与电量的比值为多少?+qF知识探究电荷在电场中某一点的电势能EP与它的电荷量q的比值。qEP1V=1J/C1.定义:2.公式:3.单位:伏特(V)(计算时要代入正负号)三、电势与电势差4.电势差：电场中两点电势的差值。UAB＝φA－φB=-UBAUAB＝WABq对电场力做功与电势差关系的理解正确理解电势差UAB＝WABq(1).公式：UAB＝WABq，式中UAB为A、B两点间的电势差，WAB为q从初位置A运动到末位置B时静电力做的功，计算时W与U的角标要对应。(2).决定因素：由电场本身性质决定，与WAB、q无关。5．电势和电场强度的区别和联系电势φ电场强度E物理意义描述电场的能的性质描述电场的力的性质大小(1)电场中某点的电势等于该点跟选定的标准位置(零电势点)间的电势差(2)φ＝Ep/q，φ在数值上等于单位正电荷在电场中该点具有的电势能(1)电场中某点的场强等于放在该点的点电荷所受到的电场力F跟点电荷电荷量q的比值(2)E＝F/q，E在数值上等于单位正电荷在该点所受到的静电力特别提醒：当涉及φ、Ep、q三者关系的问题时，一定要考虑三者的正负号问题。矢标性标量矢量单位V/mN/C联系(1)电势沿着电场强度的方向降低(2)大小之间不存在任何关系，电势为零的点，场强不一定为零；电势高的地方，场强不一定大；场强为零的地方，电势不一定为零；场强大的地方，电势不一定高6.电势和电势能的区别和联系电势φ电势能Ep物理意义反映电场的能的性质的物理量电荷在电场中某点所具有的电势能相关因素电场中某一点的电势φ的大小，只跟电场本身有关，跟点电荷q无关电势能大小是由点电荷q和该点电势φ共同决定的大小电势沿电场线逐渐下降，取定零电势点后，某点的电势高于零者，为正值；某点的电势低于零者，为负值正点电荷(＋q)电势能的正负跟电势的正负相同；负点电荷(－q)电势能的正负跟电势的正负相反7.电势与电势差的区别和联系电势φ电势差U区别定义电势能与电量比值：φ＝Epq电场力做功与电量比值：U＝Wq决定因素由电场和在电场中的位置决定由电场和场内两点位置决定相对性有，与零势能点选取有关无，与零势能点选取无关电势φ电势差U联系数值关系UAB＝φA－φB，当φB＝0时，UAB＝φA单位相同，均是伏特(V)，常用还有kV，mV等标矢性都是标量，但均具有正负物理意义均是描述电场能的性质的物理量7.电势与电势差的区别和联系例2.试探电荷q1放在电场中的A点,电势能为EP(规定无限远处电势能为零),A点的电势为________,若把试探电荷q1换成试探电荷q2放在电场中的A点,A点的电势为___________(仍规定无限远处电势能为零)。1qEp1qEp若现在不取无限远处电势能为零,A点的电势还是吗?1qEp说明：电场中的电势由电场自身和零电势的选取决定！与放入该点的电荷无关！例3.将一电量为q=+2×10-6c的点电荷从电场外一点P(零电势点)移至电场中某点A,电场力做功4×10-5J,求A点的电势。解:场外一点P的电势为:0pJWEPAPA5104VVqEAPA2010210465从PA,电场力做的功提示:计算电势首先要规定零电势处,且电势可以为负。例4.将带电荷量为6×10－6C的负电荷从电场中的A点移到B点，克服电场力做了3×10－5J的功，再从B移到C，电场力做了1.2×10－5J的功，则(1)电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？(2)如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？B点和C点的电势分别为多少？1.电势具有相对性,确定电势,应先规定电场中某处的电势为零。(通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为零。)2.电势是标量,有正负,数值取决于零电势的选取。(负电势表示该处的电势比零电势处电势低。)3.电场线指向电势降低的方向！沿着电场线方向,电势将怎样变化?MEABө+q+qFABCDE0V15V5V—3V0V18V8V3V例5.把q1=4×10-9c的试探电荷放在电场中的A点,具有6×10-8J的电势能,求A点的电势。若把q2=2×10-10c的试探电荷放在电场中的A点,电荷所具有的电势能是多少?若把q3=-2×10-12c的试探电荷放在电场中的A点,电荷所具有的电势能又是多少?)(15104106198VVqEPAA答案：EPA1=2×10-10×15=3×10-9(J)EPA2=-2×10-12×15=-3×10-11(J)——电场中电势相等的点构成的曲面叫做等势面。等势面的性质：1.沿着等势面移动电荷时，电场力所作的功为零。2.在任何静电场中电场线与等势面是互相垂直的。3.等势面越密(即间距越小)的区域，场强越大。四、等势面【约定】为了使等势面能够反映电场的强弱，通常使相邻等势面之间的电势差相等(这样的等势面叫做等差等势面)。几种常见的等势面等量异种点电荷的电场线和等势面等量同种点电荷的电场线和等势面正点电荷的电场线和等势面孤立带电体的电场线和等势面2、电势能：a.从做功的角度来看：b.从电荷的移动方向上来看：顺着电场线移动负电荷电势能增加正电荷电势能减少电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。电场力做正功电场力做负功顺着电场线移动WAB=-△EP=EPA-EPB1、电场力做功只与初、末两点在电场线上的距离有关。课堂小结a、零电势点的选择可以是任意的。b、电势的高低是相对的，两点之间的电势差是一定的，与零电势点的选取无关。c、电势的正负表示与零电势点的电势相比是高还是低。d、沿电场线的方向，电势越来越低。3、电势与电势差：⑴.沿着等势面移动电荷时，电场力所作的功为零。⑵.在任何静电场中电场线与等势面是互相垂直的。⑶.等势面越密(即间距越小)的区域，场强越大。4、等势面：1、判断题（并简要说明理由。）⑴、电荷沿电场线方向移动时，其电势能一定减小。（）⑵、检验电荷在电场中某点所受的电场力很大时，它在该点具有的电势能也一定大。（）⑶、把两个异号电荷靠近时，电荷电势能增大。（）⑷、电荷在电场中移动时，若电场力对电荷做正功，电荷的电势能一定减小.（）巩固练习2、图为电场中的一条电场线，A、B为这条电场线上的两点，则（）A、B点的场强一定比A点的小B、B点的电势一定比A点的低C、将电荷从A点移到B点，电荷的电势能一定减小D、A点的正电荷在只受电场力作用下一定沿电场线运动到B点B3、下列说法正确的是（）A、在等势面上移动电荷，电场力总是不做功B、电荷从A点移到B点，电场力做功为零，则电荷一定是沿等势面移动的C、在同一个等势面上的各点，场强的大小必然是相等的D、电场线总是从电势高的等势面指向电势低的等势面AD4、在电场线上有A、B、C三点，设C点接地，将1C的正电荷由C移到A点，电场力做功为5J；再将该电荷由A移到B，电场力做功为－8J，求、分别是多大？BA5.如图所示,在同一条电场线上有A、B、C三点,将q=-6×10-6c的点电荷由A点移动到B点,电场力做什么功?做多少功?电势能变化了多少?在将该电荷由B点移到C点,电场力做什么功?做多少功?电势能变化了多少?VA5VC20BABC