电势和电势能.ppt

1 1、重力是怎么产生的？、重力是怎么产生的？2 2、什么是重力势能？它跟哪些因素有关？、什么是重力势能？它跟哪些因素有关？重力是地球对物体的吸引而产生重力是地球对物体的吸引而产生 它由它由“位置位置”决定：决定：Epmgh还还记记得得吗？吗？3 3、为什么说重力势能具有相对性？、为什么说重力势能具有相对性？因为高度具有相对性因为高度具有相对性 而而 Epmgh4 4、重力做功跟重力势能变化有什么关系？、重力做功跟重力势能变化有什么关系？WABmghA mghBmghAB3 3、借助、借助“类比类比”的方法和你对重力场的了解，的方法和你对重力场的了解，你可推断出电场应该具有哪些属性？你可推断出电场应该具有哪些属性？重力重力电场力电场力物体在重力场中移动，重力做功物体在重力场中移动，重力做功 电荷在电场中移动，电场力也会做功电荷在电场中移动，电场力也会做功重力势能重力势能“电场力势能电场力势能”（称（称电势能电势能）重力做正（负）功，重力势能减小（增加）重力做正（负）功，重力势能减小（增加）电场力做正（负）功，电势能减小（增）电场力做正（负）功，电势能减小（增）重力势能由高度决定重力势能由高度决定电势能电势能呢呢？重力的功：重力的功：WABmghAB ，取决于高度差，取决于高度差 电场力的功取决于什么电场力的功取决于什么呢呢？我们借助类比定义几个物理量：我们借助类比定义几个物理量：重力势能：重力势能：Epmgh定义：电荷在电场中具有的能量叫电势能定义：电荷在电场中具有的能量叫电势能 电势能：电势能：Epq 与高度与高度h h对应的物理量对应的物理量叫叫电势电势 即电势：即电势：E Ep pq q （hEpmg）定义：电场中某点试探电荷的电势能与自身电量定义：电场中某点试探电荷的电势能与自身电量的比值叫电势的比值叫电势 电势的单位：伏特（电势的单位：伏特（V V）（EP及q含符号）1V=1J/C电势的固有性：电场中某点的电势的大小是由电场本电势的固有性：电场中某点的电势的大小是由电场本身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。身的性质决定的，与放不放电荷及放什么电荷无关。思考思考:沿电场线方向电势如何变化沿电场线方向电势如何变化?沿电场线沿电场线方向方向电势越来越电势越来越低低思考：如何确定电场中某点的电势思考：如何确定电场中某点的电势?(提示提示:类比于类比于重力重力势能的确定势能的确定.)先确定电场中某点的电势为零先确定电场中某点的电势为零.(通常取离场源电荷通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零无限远处或大地的电势为零.)将一电量为将一电量为q q=2=21010-6-6C C的点的点电电荷从荷从电场电场外一点外一点P P移至移至电场电场中某点中某点A A，电场电场力做功力做功4 41010-5-5J J，求，求A A点的点的电势电势。(设设P P点的点的电势为电势为零零)解解:场外一点场外一点P的电势为的电势为从从P A,电场力做的功电场力做的功 PAEW-=点评点评:计算计算电势首先要规定电势首先要规定零电势处零电势处,且电势且电势可以为负可以为负.使用公式求某点的使用公式求某点的电势时，必须注意电势时，必须注意电势能与电荷量的电势能与电荷量的正、负号正、负号7.电势只有大小，没有方向，是标量电势只有大小，没有方向，是标量(负电势表示负电势表示该处的电势比零电势处电势低。该处的电势比零电势处电势低。)练习练习:1.如果把如果把q=1.010-8的电荷从无穷远处移至电场中的电荷从无穷远处移至电场中的的A点，需克服电场力做功点，需克服电场力做功W=1.210-4J.那么那么 q在在A点的电荷能和在点的电荷能和在A点的电势各是多少？点的电势各是多少？q未移入电场前未移入电场前A点的电势是多少点的电势是多少？EpA=1.210-4J =1.2104V=1.2104V2.2.如图所示，电场中有如图所示，电场中有A A、B B两点，则下列说法两点，则下列说法中正确的是中正确的是（）A A、电势、电势 A A B B 场强场强E EA AEEB BB B、电势、电势 A A B B 场强场强E EA AEEEpBpBABE正正电荷在电荷在高电势高电势处处电势能大，电势能大，负负电荷电荷在在低电势低电势处电势能处电势能大大BC思考思考:求试探电荷求试探电荷q沿直线沿直线AB移动到移动到B时电场力时电场力做的功做的功E+q ABM思考思考:求试探电荷求试探电荷q沿折线沿折线AMB移动到移动到B时电场时电场力做的功力做的功E+q ABM思考思考:求试探电荷求试探电荷q沿曲线沿曲线AB移动到移动到B时电场力时电场力做的功做的功思考思考:从以上的求解中你得到了什么结论从以上的求解中你得到了什么结论?一一.静电力做功的特点静电力做功的特点在在匀强电场匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的有关，但与电荷经过的路径路径无关。无关。对于对于非匀强电场非匀强电场也适用也适用二二.电势能电势能1.定义定义:电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能思考思考:如图所示如图所示,正电荷在正电荷在电场力作用下电场力作用下,从从A点移点移到了到了B点点,电势能变化了电势能变化了吗吗?如何变化如何变化?(提示提示:类比于重力势能的变化类比于重力势能的变化)3.3.电场力做功使得电势能与其他形式的能之间发电场力做功使得电势能与其他形式的能之间发生了转化生了转化电场力做功量度电势能的电场力做功量度电势能的减少减少量量 WAB=EPA-EPBE+FAB练习练习:1 1如图如图1 1所示，所示，a a、b b为某电场线上的两点，那么为某电场线上的两点，那么以下的结论正确的是以下的结论正确的是 （）A A把正电荷从把正电荷从a a移到移到b b，电场力做正功，电荷的电，电场力做正功，电荷的电势能减少势能减少B B把正电荷从把正电荷从a a移到移到b b，电场力做负功，电荷的电，电场力做负功，电荷的电势能增加势能增加 C C把负电荷从把负电荷从a a移到移到b b，电场力做正功，电荷的电，电场力做正功，电荷的电势能增加势能增加A A2.2.下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（）A.A.当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大大B.B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大大C.C.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能减小们的电势能减小D.D.一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增大。们的电势能增大。ABC知识回顾：我们知道重力势能大小是相对的，在求知识回顾：我们知道重力势能大小是相对的，在求某一位置物体的重力势能之前，我们要做什么工某一位置物体的重力势能之前，我们要做什么工作？作？选取零势能参考面选取零势能参考面提出问题：电场力做功只能决定电势能的变化量，提出问题：电场力做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，而不能决定电荷在电场中某点的电势能的数值，怎样才能确定电荷在电场中某点的电势能？怎样才能确定电荷在电场中某点的电势能？规定电场中规定电场中某点的电势能为零某点的电势能为零ABE+设EPB=04.4.电荷在某点的电势能，等于电荷在某点的电势能，等于把它从该点移到把它从该点移到零零势能位置势能位置时时静电力所做的功静电力所做的功。零势能零势能参考点参考点ABE+设EPB=0思考：将正电荷从思考：将正电荷从A点移到点移到B点电场力做功为点电场力做功为10J，设，设B点的电势能为零，则电荷在点的电势能为零，则电荷在A点的电势能是点的电势能是多少？多少？ABE-设EPB=0思考：将负电荷从思考：将负电荷从A点移到点移到B点电场力做功为点电场力做功为-10J，设，设B点的电势能为零，则电荷在点的电势能为零，则电荷在A点的电势能是点的电势能是多少？多少？思考思考:1.电势能有正负之分，它的正、负代表什么？电势能有正负之分，它的正、负代表什么？电势能是电势能是标量标量，正、负号表示电势能的，正、负号表示电势能的高低高低2.电荷在某点的电势能大小由什么决定电荷在某点的电势能大小由什么决定?电势能的大小由电势能的大小由电荷与电场的相对位置电荷与电场的相对位置决定的决定的二二.电势能电势能4.电势能是相对的，与零电势能面有关电势能是相对的，与零电势能面有关通常把电荷在离场源电荷通常把电荷在离场源电荷无限远处无限远处的电势能规定为的电势能规定为零零，或把电荷在，或把电荷在大地表面大地表面上电势能规定为上电势能规定为零零。5.电势能是电势能是标量标量，正、负号表示电势能的，正、负号表示电势能的高低高低6.电荷在电荷在某点的电势能某点的电势能，等于，等于静电力把它从该处移静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功动到零势能位置所做的功7.电势能的大小由电势能的大小由电荷与电场的相对位置电荷与电场的相对位置决定的决定的1 1.将带电量为将带电量为6 61010-6-6C C的负电荷从电场中的的负电荷从电场中的A A点移点移到到B B点，克服电场力做了点，克服电场力做了3 31010-5-5J J的功，再从的功，再从B B移移到到C C，电场力做了，电场力做了1.21.21010-5-5J J的功，则的功，则（1 1）电荷从）电荷从A A移到移到B B，再从，再从B B移到移到C C的过程中电势能的过程中电势能共改变了多少？共改变了多少？（2 2）如果规定）如果规定A A点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在B B点点和和C C点的电势能分别为多少？点的电势能分别为多少？（3 3）如果规定）如果规定B B点的电势能为零，则该电荷在点的电势能为零，则该电荷在A A点点和和C C点的电势能分别为多少？点的电势能分别为多少？增加了增加了1.8101.810-5-5J J.E EPBPB=310=310-5-5 J JE EPCPC=1.810=1.810-5-5 J J E EPAPA=-310=-310-5-5 J J E EPCPC=-1.210=-1.210-5-5 J J2.将一个将一个-7.0c的的电电荷从无限荷从无限远处远处移移动动到如到如图图所示所示的的电场电场中的中的A点点时时,电电荷的荷的电势电势能能为为-140 J,问问此此过过程中静程中静电电力做功多少力做功多少?A140 J3.如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线如图所示，点电荷的静电场中电场线用实线表示，但其方向未标明，虚线是某一带电粒子通过表示，但其方向未标明，虚线是某一带电粒子通过该电场区域时的运动轨迹。该电场区域时的运动轨迹。a、b是轨迹上的两点。是轨迹上的两点。若带电粒子在运动中只受到电场力作用，根据此图若带电粒子在运动中只受到电场力作用，根据此图可作出正确判断的是可作出正确判断的是()A.带电粒子所带电荷的性质带电粒子所带电荷的性质B.带电粒子在带电粒子在a、b两点的受力方向两点的受力方向C.带电粒子在带电粒子在a、b两点的速度何处较大两点的速度何处较大D.带电粒子在带电粒子在a、b两点的电势能何处较大两点的电势能何处较大EabBCD思考思考:设试探电荷设试探电荷q在电场中某点在电场中某点A的电势能是的电势能是EPA,那么电荷量为那么电荷量为2q的试探电荷在的试探电荷在A点的电势能点的电势能是多少是多少?思考思考:电势能能否用来描述电场的性质电势能能否用来描述电场的性质?电场的性质是电场本身的一种属性，它只能由场源电场的性质是电场本身的一种属性，它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量而电势能的大小是与试探电荷的电量q有关的有关的（因（因q越大，其所受电场力就越大，具有的做功越大，其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用本领大，电势能也就大），故不能用“电势能电势能”来描述电场的性质来描述电场的性质4.下列说法正确的是下列说法正确的是()A.沿电场线方向场强逐渐减小沿电场线方向场强逐渐减小B.沿电场线方向电势逐渐降低沿电场线方向电势逐渐降低C.沿电场线方向电势逐渐升高沿电场线方向电势逐渐升高D.沿电场线方向移动电荷电势能逐渐减少沿电场线方向移动电荷电势能逐渐减少BB6.如图所示如图所示,是某电场中的一条电场线是某电场中的一条电场线,一电子从一电子从a点点由静止释放由静止释放,它将沿直线向它将沿直线向b点运动点运动,下列有关电场下列有关电场情况的判断正确的是情况的判断正确的是()A.该电场一定是匀强电场该电场一定是匀强电场B.场强场强Ea一定小于一定小于EbC.电子在电子在a点具有的电势能一定大于点具有的电势能一定大于b点具有的电点具有的电势能势能D.a点电势一定低于点电势一定低于b点电势点电势abCD阅读教材阅读教材:P.18等势面等势面,并并思考思考:1.何为等势面何为等势面?2.在等势面上移动电荷在等势面上移动电荷,电场力做功吗电场力做功吗?电场力的方电场力的方向与等势面垂直吗向与等势面垂直吗?等势面与电场线垂直吗等势面与电场线垂直吗?3.电场线的方向是由高等势面指向低等势面电场线的方向是由高等势面指向低等势面,还是还是由低等势面指向高等势面由低等势面指向高等势面?四四.等势面等势面1.定义：电场中电势相同的各点构成的面，叫做定义：电场中电势相同的各点构成的面，叫做等等势面势面。与与等高线等高线相类比相类比2.2.几种常见电场的等势面分布图谱：几种常见电场的等势面分布图谱：思考思考:仔细观察仔细观察P.19的各个图的各个图,不同电势的等势面会不同电势的等势面会相交吗相交吗?等势面有疏密吗等势面有疏密吗?它的疏密表示了什么它的疏密表示了什么?结论结论:不同电势的等势面不会相交不同电势的等势面不会相交 等势面密处场强大等势面密处场强大,疏处场强小疏处场强小思考思考:等势面有哪些特点等势面有哪些特点?3.等势面的特点等势面的特点1.在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力在同一等势面上的任意两点间移动电荷，电场力不做功不做功2.电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指电场线跟等势面垂直，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面向电势较低的等势面 3.等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏小、电场线疏4.不同等势面在空间不相交、不相切不同等势面在空间不相交、不相切请学生看书请学生看书P.19最后一小节最后一小节思考思考:研究等势面有什么实际意义研究等势面有什么实际意义?1.1.关于等势面正确的说法是（关于等势面正确的说法是（）A A电荷在等势面上移动时不受电场力作电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功用，所以不做功 B B等势面上各点的场强大小相等等势面上各点的场强大小相等 C C等势面一定跟电场线垂直等势面一定跟电场线垂直 D D两等势面不能相交两等势面不能相交2 2、一个点电荷，从静电场中的、一个点电荷，从静电场中的a a点移至点移至b b点，点，其电势能的变化为零，则（）其电势能的变化为零，则（）A Aa a、b b两点的场强一定相等两点的场强一定相等B B该电荷一定沿等势面移动该电荷一定沿等势面移动C C作用于该点电荷的电场力与其移动作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的方向总是垂直的 D Da a、b b两点的电势相等两点的电势相等CDCDD D3.3.关于等势面关于等势面,下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是()()A.A.在同一等势面上任何两点间移动电荷时在同一等势面上任何两点间移动电荷时,电场力电场力可能做功可能做功B.B.等势面一定跟电场线垂直等势面一定跟电场线垂直,即跟电场方向垂直即跟电场方向垂直C.C.匀强电场中匀强电场中,等势面是一族垂直电场线的相互平等势面是一族垂直电场线的相互平等的平面等的平面D.D.在同一等势面上在同一等势面上,各点电势相同各点电势相同,场强也相同场强也相同BC4.如图所示，三个等差等势面上有如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四四点，若将一个正电荷由点，若将一个正电荷由c经经a移动到移动到d电场力做正电场力做正功功W1，若由，若由c经经b移动到移动到d电场力做正功电场力做正功W2，则：，则：5.5.在匀强电场中有在匀强电场中有a a、b b、c c三点，位置关系如图所三点，位置关系如图所示，其中示，其中bc=1cmbc=1cm，已知电场线与，已知电场线与abcabc三点所在的三点所在的平面平行平面平行,若将电量为若将电量为-2-21010C C的点电荷从的点电荷从a a 移到移到b b，电场力不做功，而把该电荷从，电场力不做功，而把该电荷从a a移到移到c c，电场力做功为电场力做功为1.81.81010J J(1)(1)画出通过画出通过 a a、b b、c c 三点的三点的 电场线电场线(2)(2)求该匀强电场的电场强度求该匀强电场的电场强度 答案：答案：9109102 2V/mV/m