研究电场的能的性质PPT课件.ppt
v 1、功的计算：W=F*S*cosv2、重力做功的特点：v(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定.v(2)重力做功WG与重力势能变化的关系v(3)重力势能是相对的,须选定零势能参考面v功是能量转化的量度！v重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加 WG=EPA-EPB=-EP,v重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量。v复习：vCvEvv+qvLvlvBvAvWAB=FL=qEL vA-BvA-C-BvWACB=WAC+WCB v =qEACccos+0v =qEL v可见： WAB=WACB如图，质量为m、带电量为+q的带电小球，用长为L的绝缘细线悬挂在水平方向的场强为E的匀强电场中，将悬线拉至水平释放小球沿着弧线摆过600到达B点。v 求：从A 到B电场力所做的功vAvBE060电场力做功的特点v只与始末位置有关，与经过的路径无关。v所以，电场力是保守力（如重力），v有对应的势能电势能EPv电荷在电场中具有的势能叫做电势能v可见：EPA=WG=EPA-EPBv(EPB=0)电荷在电场中的功能关系v1、物体在重力场中重力做功与重力势能变化的关系vh1vh2vmgvAvBv注：取B点为零势能参考平面vLv+qvBvAvEvF=qEvWE=EPA-EPB电荷在电场中的功能关系v电势能为一个相对量，其大小跟零电势能位置的选择有关，如取B点的电势能为零，则v EPA=WE=EPA-EPB ( EPB=0)电场力的功与移动的电荷有关，所以不能用来描述电场的性质。v 怎样寻求描述电场本身的能量性质的物理量呢？电场力作正功(F与S的夹角小于90），电势能减小；v 电场力作负功(F与S的夹角大于90） ，电势能增大。v所以：v因为：vWAB=EPA-EPB=qELvUAB=WAB/q=(EPA-EPB)/q= ELv 电场力的功与所移动的电荷的电量的比值，叫做电场中A、B两点的电势差。v 即 UAB=WAB/q=(EPA-EPB)/qv1.电势差与移动的电荷无关，它只反映了电场的性质；v2.在国际单位制中，电势差的单位：伏特 ( V )v3.电势差即电压；v4.若已知电场中两点的电势差UAB，则AABBWqU v 正电荷从A点移到B点时,电场力做正功,电荷的电势能减少.v 正电荷从B点移到A点时, 电场力做负功,即电荷克服静电力做功,电荷的电势能增加.vAvBvEv+vvvAvBvEv+vvv如果是负电荷情况相同如图所示，把负电荷分别放在C、D两点，它在哪点的电势能较大？CD一个电量为2.0108C的点电荷，在电场中A、B两点之间移动的过程中，电场力做功8106J，如果在A点处该电荷具有1.410 5J的电势能，则它在B点处的电势能为多少？这两点间的电势差为多少？ 同一个物体放在不同高处重力势能不同，因为高度不同；不同物体放在同一高度重力势能也不同。但物体的重力势能与物体的重力之比Ep/mg=h是一定的，称为高度。 我们从电场力做功与电势能变化的关系，可以推知同一电荷在电场中不同位置上的电势能不同，不同电荷在电场中同一位置上的电势能也不同，但不同电荷在电场中同一位置上的电势能与其电量之比是一定的，即E Ep1p1/ /q1q1 =E =Ep2p2/ /q2q2= = E Ep3p3/ /q3q3 、 这个比值仅由电场决定而跟放在该处的电荷无关，可见这个比值可以客观的反映电场能的性质。v 电势差即电势之差。即v 若选择电场中的B点为电势参考点，即规定B点的电势为零，则电场中任意一点A的电势，数值上等于把单位正电荷从A点移动到B点电场力所做的功。v UA=WA/q如图所示，A、B、C是电场中的三点，将1C的正电荷分别从A、C移动到B时，电场力所做的功分别为10J、-5J，以B为电势参考点，则A、C两点的电势分别为多少？EABCBAq qE EE Eq qW WU UPBPBPAPAABABABAB在Q电荷的电场中的A点放一电量为q 的正电荷，若它从A移动到B，则电场力作正功还是负功?并比较A、B两点的电势能。若把它分别从A、B两点移到无穷远处呢？。vAvB在Q电荷的电场中的A点放一电量为q 的负电荷，若它从A移动到B，则电场力作正功还是负功?并比较A、B两点的电势能，电势的关系。v1.电场力作功、电势能与移动的电荷和电场都有关；v2.电势只与电场有关，与移动的电荷无关。v3.沿电场线方向，电势逐渐降低。在Q电荷的电场中的B点放一电量为q的正电荷，若它从B移动到A，则电场力作正功还是负功?并比较A、B两点的电势能，电势的关系。vAvB在Q电荷的电场中的B点放一电量为q的负电荷，若它从B移动到A，则电场力作正功还是负功?并比较A、B两点的电势能，电势的关系。v1.电场力作功、电势能与移动的电荷和电场都有关。v2.电势只与电场有关，与移动的电荷无关。v3.沿电场线方向，电势逐渐降低。且沿电场线方向为电势降落最快的方向v【典例3】如图所示，A、B两平行金属v板间的匀强电场的场强E=2105 V/m，v方向如图所示.电场中a、b两点相距v10 cm，ab连线与电场线成60角，a点距A板2 cm，b点距B板3 cm，求：v(1)电势差UAa、Uab和UAB；v(2)用外力F把电荷量为110-7 C的正电荷由b点匀速移动到a点，那么外力F做的功是多少？v四、等势面v1、定义：电场中电势相同的各点构成的面v2、等势面与电场线的关系：v（1）电场线与等势面垂直，并且由电势高v 的等势面指向电势低的等势面v问题：等势面能相交、相切吗？v （2）等差等势面越密的地方，电场强度v E越大v3、几种等势面的分布点电荷等势面的分布特点1、在以点电荷为中心的同心球面上.电势处处相同。2、正点荷离点电荷越远电势越低，越近越高;负点荷离点电荷越远电势越高，越近越低.3、电场线垂直于等势面沿半径方向 是一族垂直于电场线的平面，且等差等势面间相邻等势面间等间距。v注意：沿着同一条直线，电势均匀减小。v新新学案21页第3题。3 3、以中垂线（面）为界，在正电荷一侧电势大于零，、以中垂线（面）为界，在正电荷一侧电势大于零，越接近正电荷电势越高；负电荷一侧电势小于零，越越接近正电荷电势越高；负电荷一侧电势小于零，越接近负电荷电势越低。接近负电荷电势越低。v1、连线的中垂线上电势为零（为什么？）v2、连线上以中垂线（面）为界，连线与中垂线交点处电势为零（但电场强度不为零）；正电荷一侧，电势大于零，负电荷一侧电势小于零3、以中垂线、两点电荷连线为对称的点电势相等，且均大于零。v1、两点电荷连线上中点电势最小，从中点向两侧越接近点电荷电势越高，场强为零。v2、中垂线上，从中点向两侧电势逐渐渐小，而中点电势最大。v新新学案19页例1、例2v如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电势分别为 、 和 ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹如实线KLMN所示。由图可知：vA、粒子从K到L的过程中，电场力做负功vB、粒子从L到M的过程中，电场力做负功vC、粒子从K到L的过程中，电势能增加vD、粒子从L到M的过程中，动能减少abcACabcKLMNv例1：v例2：有一电场的等势面分布如图所示，一个质子进入电场向右运动，经过等势面a时质子的动能为500eV，那么它经过等势面e时动能多大？v1.某静电场的电场线分布如图所示，图中P、Q两点的v电场强度的大小分别为EP和EQ,电势分别为 P和 Q，v则( )v当堂训练：vA.EPEQ, P Q B.EPEQ, P QvC.EP Q D.EPEQ, P Qv【解析】选A.由于P点电场线比Q点密，故EPEQ,电场v线方向由P指向Q，沿电场线方向电势越来越低，故 v P Q,故A正确，B、C、D错误.v2.(2011杭州高二检测)下列关于静电场的说法中正确的是( )vA.场强为零处,电势不一定为零;电势为零处,场强不一定为零vB.正电荷只在电场力作用下,一定从高电势向低电势运动vC.在点电荷形成的电场中没有场强完全相同的两点,但有电势相等的两点vD.初速度为零的正电荷在电场力作用下一定沿电场线运动v【解析】选A、C.场强和电势是分别从力和能的角度描述电场的物理量,二者并无直接联系,A对.正电荷只在电场力作用下不一定沿电场线方向运动,还与初速度及电场线的分布形式有关,B、D错.在点电荷形成的电场中,以点电荷为球心的同一个同心球面上各点的场强大小相等,但方向不同,而各点的电势相同,故C对.v3.关于等势面下列说法正确的是( )vA.电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功vB.等势面上各点的场强相等vC.等差等势面越密的地方，场强越大vD.在负的点电荷形成的电场中，电场线由低等势面指向高等势面v【解析】选C.电荷在等势面上移动时受电场力作用，只是电场力与运动方向垂直，所以电场力不做功，故A错；等势面的疏密表示电场的强弱，等差等势面越密表示场强越大，故C对；但同一等势面上电场线疏密及方向可以不同，场强不一定相同，故B错；在任何电场中电场线都是由高电势指向低电势，故D错.v4.如图所示，实线表示一簇关于xv轴对称的等势面，在轴上有A、B两v点，则( )vA.A点场强小于B点场强vB.A点场强方向指向x轴负方向vC.A点场强大于B点场强vD.A点电势高于B点电势v【解析】选A、D.由于电场线与等势面总是垂直，所以B点电场线比A点密，B点场强大于A点场强，故A正确，C错误.电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面，故B错误.由图中数据可知D正确.
