物理电势能电势和电势差精品文稿.ppt

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1、物理电势能电势和电势差第1页，本讲稿共30页引：一个试探电荷在电场中某点由静止释放引：一个试探电荷在电场中某点由静止释放,将如何运动将如何运动?E E 在电场力作用下电荷做加速运动在电场力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度一段时间后获得一定的速度,试试探电荷的动能增加探电荷的动能增加.+F F什么能转换为动能的呢什么能转换为动能的呢第2页，本讲稿共30页B BM MA AF Fq q W W甲甲=F=F|AB|cos|AB|cos=qE=qE|AM|AM|把正电荷沿不同路径从把正电荷沿不同路径从A A点移到点移到B B电场力做功？电场力做功？+甲甲乙乙丙丙沿甲路径电场力做功沿甲路径

2、电场力做功:沿乙路径电场力做功沿乙路径电场力做功:沿丙路径电场力做功沿丙路径电场力做功:W W乙乙=qE=qE|AM|AM|W W丙丙=qE=qE|AM|AM|沿任意路径电场力做功沿任意路径电场力做功:W W任意任意=qE=qE|AM|AM|结论结论结论结论：电场力做功与：电场力做功与路径路径路径路径无关无关,由由初末初末初末初末位置来决定位置来决定.电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？第3页，本讲稿共30页、定义：电荷在电场中受到、定义：电荷在电场中受到电场力电场力电场力电场力而具有而具有的与的与位置位置位置位置有关的势能叫做电势能。有关的势能叫做

3、电势能。（E Ep p）标量）标量AB+AB负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少负电荷逆着电场线移动，电场力做正功，电势能减少、电场力做功改变电势能、电场力做功改变电势能正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少正电荷顺着电场线移动，电场力做正功，电势能减少正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加正电荷逆着电场线移动，电场力做负功，电势能增加负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加负电荷顺着电场线移动，电场力做负功，电势能增加、电场力做的功等于电势能的减少量、电场力做的功等于电势能的减少量、相对性：大地或无穷远默认为零、相对性：大地或无穷远默认为零第4页，本讲稿共30

4、页、在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，、在正电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为正，负电荷在任一点具有的电势能都为负。负电荷在任一点具有的电势能都为负。在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负在负电荷产生的电场中正电荷在任意一点具有的电势能都为负，负电荷在任意一点具有的电势能都为正。电荷在任意一点具有的电势能都为正。7 7、电荷在电场中某一点、电荷在电场中某一点A A具有的电势能具有的电势能E EP P等于将该点电荷由等于将该点电荷由A A点移点移到电势零点电场力所做的功到电势零点电场力所做的功W W的。即的。即E EP P=W=W6 6、电

5、势能有正负，却是标量，正负表示该点的电势能比零点的电、电势能有正负，却是标量，正负表示该点的电势能比零点的电势能的高低。势能的高低。第5页，本讲稿共30页、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，它们的电势能增大当两正点电荷相互靠近时，它们的电势能增大B.B.当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大当两负点电荷相互靠近时，它们的电势能增大C.C.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D.D.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。一个正电荷与另一个负电荷相互靠近时，它们的电势能增

6、大。ABCABC第6页，本讲稿共30页、一个电荷只在电场力作用下从电场中的、一个电荷只在电场力作用下从电场中的A A点移到点移到B B点时，电场力做点时，电场力做了了5105106 6J J的功，那么的功，那么 ()()A A电荷在电荷在B B处时将具有处时将具有5105106 6J J 的电势能的电势能B B电荷在电荷在B B处将具有处将具有5105106 6J J 的动能的动能C C电荷的电势能减少了电荷的电势能减少了5105106 6J J D D电荷的动能增加了电荷的动能增加了5105106 6J J CDCD第7页，本讲稿共30页、将带电量为、将带电量为610610-6-6C C的负

7、电荷从电场中的的负电荷从电场中的A A点移到点移到B B点，克服电场力点，克服电场力做了做了310310-5-5J J的功，再从的功，再从B B移到移到C C，电场力做了，电场力做了1.2101.210-5-5J 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的过程中电势能共改变了多少？的过程中电势能共改变了多少？（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点和点和C C点的电势能分点的电势能分别为多少？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

8、A A点和点和C C点的电势能分别点的电势能分别为多少？为多少？增加了增加了1.810-5J.EPC=1.810-5 J EPC=-1.210-5 JEPB=310-5 J EPA=-310-5 J 第8页，本讲稿共30页5 5、一带电油滴在匀强电场、一带电油滴在匀强电场E E中的运动轨迹如图虚线中的运动轨迹如图虚线所示所示,电场方向竖直向下电场方向竖直向下.若不计空气阻力若不计空气阻力,则此带电油则此带电油滴从滴从a a运动到运动到b b的过程中的过程中,能量变化情况为能量变化情况为()()A.A.动能减小动能减小B.B.电势能增加电势能增加C.C.动能和电势能之和减少动能和电势能之和减少D

9、.D.重力势能和电势能之和增加重力势能和电势能之和增加EabC第9页，本讲稿共30页1 1、定义：、定义：6 6、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、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荷及放什么电荷无关（标量）标量）3 3、相对性：一般选取无穷远或大地电势为零。、相对性：一般选取无穷远或大地电势为零。1J/C=1J/C=1J/C=1J/C=1 1V V V V2 2、E EP P及及q q含符号含符号4 4 4 4、沿电场线、沿电场线、沿电场线、沿电场线 (场强场强场强场强)方向电势越来越低方向电势越来越低方向电势越来越低方向电

10、势越来越低5 5、正电荷的电场中电势为正，负电荷的电场中电势为负、正电荷的电场中电势为正，负电荷的电场中电势为负A B EA A B B7 7、电势是标量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正、电势是标量，在规定了零电势后，电场中各点的电势可以是正值，也可以是负值。正值表示该点电势比零高，负值表示该点电势值，也可以是负值。正值表示该点电势比零高，负值表示该点电势比零低。比零低。第10页，本讲稿共30页6 6、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、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该电场区域时的运动轨迹。线是某一带电

11、粒子通过该电场区域时的运动轨迹。a a、b 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，根据此图可作出正确判断的是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()A.A.带电粒子所带电荷的性质带电粒子所带电荷的性质B.B.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点的受力方向两点的受力方向C.C.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点的速度何处较大两点的速度何处较大D.D.带电粒子在带电粒子在a a、b b两点的电势能何处较大两点的电势能何处较大BCDab第11页，本讲稿共30页7 7、如图所示，是负点电荷产生的电场中的一条电场线。、如图所示，是负点电荷产

12、生的电场中的一条电场线。一个带正电的粒子（不计重力）从一个带正电的粒子（不计重力）从a a到到b b穿越这条电场线的轨迹如图中穿越这条电场线的轨迹如图中虚线所示，则该带电粒子在虚线所示，则该带电粒子在a a点的加速度一定点的加速度一定在在b b点的加速度。带点的加速度。带电粒子在电粒子在a a点的电势能一定点的电势能一定在在b b点的电势能。（填点的电势能。（填“大于大于”、“小于小于”式式“等于等于”）。）。Nba小于小于大于大于F-第12页，本讲稿共30页8 8、如图，虚线、如图，虚线a a、b b、c c势某静电场中的三个等势面，它们的电势势某静电场中的三个等势面，它们的电势a a最最大

13、，大，c c最少，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线最少，一带正电的粒子射入电场中，其运动轨迹如图实线KLMNKLMN所所示，由图可知（示，由图可知（）A.A.粒子从粒子从K K到到L L的过程中，的过程中，电场力做负功电场力做负功B.B.粒子从粒子从L L到到M M的过程中，的过程中，电场力做负功电场力做负功C.C.粒子从粒子从K K到到L L的过程中，的过程中，电势能增加电势能增加D.D.粒子从粒子从L L到到N N的过程中，的过程中，动能减少动能减少ACACK KN NM ML La ab bc c第13页，本讲稿共30页9 9、如果把、如果把q=1.010q=1.010-8-

14、8C C的电荷从无穷远处移至电场中的的电荷从无穷远处移至电场中的A A点，需克点，需克服电场力做功服电场力做功W=1.210W=1.210-4-4J.J.那么那么 q q在在A A点的电势能和在点的电势能和在A A点的电势各是多少？点的电势各是多少？q q未移入电场前未移入电场前A A点的电势是多少点的电势是多少？第14页，本讲稿共30页1010、如图所示，电场中有、如图所示，电场中有A A、B B两点，则下列说法中正确的是（两点，则下列说法中正确的是（）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 AEEEpBpBA AB

15、 BE EBC第15页，本讲稿共30页E+2 2、几种常见的等势面、几种常见的等势面1 1、定义：、定义：电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面。电场中电势相同的各点构成的面，叫做等势面。第16页，本讲稿共30页（1 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 2）电场线（或）电场线（或E E）等势面，且由电势较高的等势面指向电势等势面，且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面较低的等势面 （4 4）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场）等势面密处场强大、电场线密，等势面疏处场强小、电场线疏线疏 （3 3）不同等势

16、面在空间不相交、不相切，闭合）不同等势面在空间不相交、不相切，闭合3 3、等势面的特点：、等势面的特点：202010100 0（5 5）沿电场方向电势降低最）沿电场方向电势降低最快快（6 6）匀强电场中电势）匀强电场中电势均匀均匀变化。变化。第17页，本讲稿共30页1111、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用，所以不做功电荷在等势面上移动时不受电场力作用，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CDCD第18页，本讲稿

17、共30页1212、孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示，其电、孤立点电荷电场中的一簇等势面如图所示中虚线所示，其电势分别为势分别为1 1、2 2、3 3，A A、B B、C C是某电场线与这簇等势面的交点，是某电场线与这簇等势面的交点，且且ab=ac.ab=ac.现将一负电荷由现将一负电荷由a a移到移到b b，电场力做正功，电场力做正功W W1 1；再由；再由b b移至移至C C，电场力做正功电场力做正功W W2 2,则则（）A.WA.W1 1=W=W2 2，1 12 23 3B.WB.W1 1=W=W2 2，1 12 23 3C.WC.W1 1W W2 2，1 12 23 3D.

18、WD.W1 1W W2 2，1 12 23 3C C1 12 23 3第19页，本讲稿共30页1313、在匀强电场中有、在匀强电场中有a a、b b、c c三点，位置关系如图三点，位置关系如图52-52-6 6所示，其中所示，其中ab=3 cmab=3 cm，bc=1cmbc=1cm已知电场线与已知电场线与abcabc三点所在的平面平行三点所在的平面平行,若将电量为若将电量为-210-210C C的点的点电荷从电荷从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移移到到c c，电场力做功为，电场力做功为1.8101.810J J(1)(1)画出通过画出通过

19、 a a、b b、c c 三点的电场线三点的电场线(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第20页，本讲稿共30页方法一方法一:根据电场力做功的正负判断：根据电场力做功的正负判断：如何比较电荷电势能的大小呢？如何比较电荷电势能的大小呢？方法二方法二:直接根据公式直接根据公式 判断判断电场力做正功，电势能减少；电场力做正功，电势能减少；电场力做正功，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。电场力做负功，电势能增加。电场力做负功，电势能增加。电场力做负功，电势能增加。方法三方法三:根据电场线来判断根据电场线来判断

20、负电荷负电荷负电荷负电荷电势能增加电势能增加电势能增加电势能增加电场力做负功电场力做负功电场力做负功电场力做负功顺着电场线移动顺着电场线移动顺着电场线移动顺着电场线移动正电荷正电荷正电荷正电荷电势能减小电势能减小电势能减小电势能减小电场力做正功电场力做正功电场力做正功电场力做正功顺着电场线移动顺着电场线移动顺着电场线移动顺着电场线移动第21页，本讲稿共30页A BCD0V1V2V3V电势和高度都具有相对性，与参考点的选择电势和高度都具有相对性，与参考点的选择有关，而高度差与参考点的选择无关。有关，而高度差与参考点的选择无关。E0V1V2V-1V第22页，本讲稿共30页1 1、电势差：电场中两点

21、间电势的差值，也叫、电势差：电场中两点间电势的差值，也叫电压。电压。A A A AB B B BC C C CD D D D15V15V15V15V 5V5V5V5V0 0 0 0-3V-3V-3V-3V电势差是标量，可正，可负。正负表示两点电势的高低电势差是标量，可正，可负。正负表示两点电势的高低电势的数值与零电势点的选取有关，电势差的数值与零电电势的数值与零电势点的选取有关，电势差的数值与零电势点的选取无关。势点的选取无关。电势差电势差U UABAB与与q q无关。无关。电场中电场中A A、B B两点间的电势差跟移动电荷的路径无关。两点间的电势差跟移动电荷的路径无关。2 2、理解、理解3

22、3 3 3、如以无穷远处电势为零，则：、如以无穷远处电势为零，则：、如以无穷远处电势为零，则：、如以无穷远处电势为零，则：(1)(1)(1)(1)正电荷（正电荷（正电荷（正电荷（+Q+Q+Q+Q）形成的电场中各点的电势均为正值）形成的电场中各点的电势均为正值）形成的电场中各点的电势均为正值）形成的电场中各点的电势均为正值 (2)(2)(2)(2)负电荷（负电荷（负电荷（负电荷（-Q-Q-Q-Q）形成的电场中各点的电势均为负值）形成的电场中各点的电势均为负值）形成的电场中各点的电势均为负值）形成的电场中各点的电势均为负值第23页，本讲稿共30页由电场本身的因素决定，与由电场本身的因素决定，与W

23、WABAB、q q无关。无关。有关，由有关，由U UABAB、q q共同决定。共同决定。1 1、U UABAB由什么决定？与由什么决定？与W WABAB有关吗？有关吗？2 2、W WABAB与与U UABAB和和q q有关吗？有关吗？第24页，本讲稿共30页第25页，本讲稿共30页1 1关于电势差和电场力作功的说法中，正确的是关于电势差和电场力作功的说法中，正确的是 ()()A A电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电电势差的大小由电场力在两点间移动电荷做的功和电荷的电量决定量决定B B电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的电势差和该电场力在两点间移动电荷做功的多少由两点间的

24、电势差和该电荷的电量决定电荷的电量决定C C电势差是矢量，电场力作的功是标量电势差是矢量，电场力作的功是标量D D在匀强电场中与电场线垂直方向上任意两点的电势差均为零在匀强电场中与电场线垂直方向上任意两点的电势差均为零BD第26页，本讲稿共30页3 3、求两点间的电势差、求两点间的电势差在如图所示的电场中，把点电荷在如图所示的电场中，把点电荷q q=+210=+210-11-11C C，由，由A A点移到点移到B B点，点，电场力做功电场力做功W WABAB=410=410-11-11J J。A A、B B两点间的电势差两点间的电势差U UABAB等于多少？等于多少？B B、A A两两点间的电

25、势差点间的电势差U UBABA等于多少？等于多少？V V V V解：由静电力做功与电势差的关系得解：由静电力做功与电势差的关系得第27页，本讲稿共30页4 4、求静电力做功、求静电力做功如图所示的电场中，如图所示的电场中，A A、B B两点间的电势差两点间的电势差U UABAB=20 V=20 V，将点电荷，将点电荷q q=-=-210210-9-9C C，由，由A A点移到点移到B B点，静电力所做的功是多少？点，静电力所做的功是多少？解：电场力所做的功解：电场力所做的功W WABAB=U UABABq q=20=20（210-9210-9）=-4.010-8J=-4.010-8J第28页，

26、本讲稿共30页5 5、如图所示的电场，、如图所示的电场，E=1000V/C,ab=3cm,bc=2cmE=1000V/C,ab=3cm,bc=2cm。将电荷量。将电荷量为为q=5q=51010-8-8C C的点电荷沿矩形的点电荷沿矩形abcdaabcda移动一周。移动一周。(1)(1)则电场力做的总功为则电场力做的总功为 ；(2)a(2)a、b b两点间的电势差两点间的电势差U Uabab为为 ；(3)a(3)a、c c两点的电势差两点的电势差U Uacac为为 。Eabcd030V30V第29页，本讲稿共30页6 6、电场中、电场中A A、B B两点的电势是两点的电势是 ，把电荷把电荷 由由A A点移到点移到B B点，电场力做了多功？点，电场力做了多功？电势能是增加还是减少，增加或者减少多少？电势能是增加还是减少，增加或者减少多少？第30页，本讲稿共30页