电势能与电势 课件- 高二上学期物理人教版选修3-1.ppt

1.4 电势能和电势,人教版选修3-1第一章 静电场,课前一题,半径为r的绝缘光滑圆环固定在竖直平面内，环上套有一质量为m、带正电的珠子，空间存在水平向右的匀强电场，如图所示珠子所受静电力是其重力的3/4倍将珠子从环上最低位置A点静止释放，求：珠子所能获得的最大动能为多少？,静电力做功有什么特点？对应的是哪种能量的转换？,一、静电力做功的特点：以匀强电场为例,试分析电荷量为+q的试探电荷在电场强度为E的匀强电场中从A沿不同路径运动到B的做功情况。（直线、折线、曲线）,一、静电力做功的特点：以匀强电场为例,结论：不论电荷经由什么路径从A点移动到B点，静电力做的功都是一样的。即：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。,说明：对于非匀强电场也是适用的！,这与什么力做功相似？,回顾：由于移动物体时重力做的功与路径无关，故同一物体在地面附近的同一位置才具有确定的重力势能。,类比：由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关，故电荷在电场中具有能量，叫做,电势能,二、电势能,回顾：重力做功与重力势能的关系：,类比：电场力做功与电势能的关系：,一个电荷量为+q的试探电荷在匀强电场中的某点静止释放：,二、电势能,电场力做功与电势能变化的关系：,电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。正电荷沿着电场线运动，电场力做正功，电势能减少。正电荷逆着电场线运动，电场力做负功，电势能增加。负电荷沿着电场线运动，电场力做负功，电势能增加。负电荷逆着电场线运动，电场力做正功，电势能减少。,通过以上的分析可以看出，静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值。,二、电势能,回顾：物体在某位置的重力势能的确定：,类比：电荷在电场中某点的电势能的确定：,先选取零势能面，然后用Ep=mgh。,先规定零势能点，如图所示，+q的试探电荷从A运动到B，若规定B为零势能点，则A的电势能是多少？,总结：电荷在某点的电势能应该等于什么？,二、电势能(Ep) 单位：焦耳（J）,1、定义：由电荷、电场和电荷在电场中的相对位置决定的能量叫电势能。2、电势能的大小：电荷在某点的电势能，等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。,说明：通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。,3、电势能具有相对性：零势能点的选取不同，同一电荷在电场中的同一点的电势能也不相同。4、电势能是标量，但有正负之分，表示大小。5、电场力做功与电势能变化的关系：,二、电势能(Ep) 单位：焦耳（J）,6、在只有电场力的作用下，电势能和动能相互转化，但总量保持不变。7、电势能具有系统性：回顾：重力势能是地球与物体所共有的。类比：电势能是电荷与电场所共有的。,三、电势,1、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。,为什么要提出电势的概念呢？,单位是伏特（V），1V=1J/C,三、电势,1、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。,为什么要提出电势的概念呢？,单位是伏特（V），1V=1J/C,回顾：电场强度的提出类比：电势的提出,电场强度描述了电场具有力的性质,电势描述了电场具有能的性质,电场强度和电势都是描述电场性质的物理量。,三、电势,1、定义：电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。,单位是伏特（V），1V=1J/C,2、物理意义：描述电场的能的性质的物理量。3、电势是标量：只有大小，没有方向，但有正负之分，计算时带入正负。负电势表示比零电势低。4、电势具有相对性：电势的确定需要先规定零电势点，通常选择大地或者无穷远为零电势点。,三、电势,5、电势的比较,沿着电场线方向电势逐渐降低。,四、电势差,1、定义：电场中两点间电势的差值叫做电势差，也叫电压。,2、电势与电势差的区别：类比高度和高度差,电势差具有绝对性，与零电势点的选取无关。,四、电势差,3、电场力做功与电势差之间的关系,适用于一切电场,4、电势差是标量，有正负。单位：伏特（V）,例题,在电场中把电荷量为2.010-9C的正电荷从A点移到B点，静电力做功为-1.510-7J，再把电荷从B点移到C点，静电力做功为-4.010-7J（1）比较A、B、C三点的电势高低。（2）A、B间，B、C间，A、C间的电势差各是多大？（3）把-1.510-9C的电荷从A点移到C点，静电力做多少功？,五、等势面,为了更加形象的表示电场中电势的高低，所以提出了等势面的概念。1、定义：电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面。2、特点：（1）在同一等势面上移动电荷，由于电势差为零，所以电场力不做功。（2）等势面一定与电场线垂直，即跟电场强度的方向垂直。,五、等势面,（3）电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。（4）等差等势面越密集，电场线也越密集，场强越大。,注：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，即等差等势面。,（5）等势面不相交。,五、等势面,3、几种典型分布的等势面,（1）点电荷,特点：以点电荷为球心的球面。正点电荷电场中各点的电势均为正；负点电荷电场中各点的电势均为负。,五、等势面,3、几种典型分布的等势面,（2）匀强电场,特点：垂直于电场线的一簇平面。,五、等势面,3、几种典型分布的等势面,（3）等量异种电荷,特点：电荷连线上：由正电荷到负电荷电势逐渐降低。若取无穷远为零电势点，则中垂面上各点电势都为零。以中垂面为界，含正电荷一边的电场中每点电势都为正，含负电荷一边的电场中每点电势都为负。,五、等势面,3、几种典型分布的等势面,（4）等量同种电荷,特点：电荷连线上：中点的电势最低，但不为零；关于中点对称的任意两点电势相等。连线的中垂线上：由连线中点向两边到无穷远电势逐渐降低，无穷远电势规定为零；中垂线上关于中点对称的任意两点电势相等。,