电势能和电势电场强度与电势差的关系课件.ppt
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1、关于电势能和电势电场强度与电势差的关系现在学习的是第1页,共72页复习回顾复习回顾1、功的计算:、功的计算:2、重力做功有什么特点?、重力做功有什么特点?(1)与路径无关与路径无关,由初末位置的高度差来决定由初末位置的高度差来决定.(2)WG与重力势能的关系与重力势能的关系.(3)重力势能是相对的重力势能是相对的,有零势能面有零势能面.(人为选定人为选定)重力势能具有系统性重力势能具有系统性功是能量转化的量度!功是能量转化的量度!现在学习的是第2页,共72页一、静电力做功的特点一、静电力做功的特点正电荷正电荷q在电场强在电场强度为度为E的匀强电场的匀强电场中由中由A运动到运动到M电电场力场力做
2、功吗?做了做功吗?做了多少功?多少功?Eqq受力吗?多大?AMW=qEAMF F现在学习的是第3页,共72页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时电场力做时电场力做的功:的功:E+q ABMF F现在学习的是第4页,共72页E+q ABM现在学习的是第5页,共72页结论:结论:在在匀强电场匀强电场中移动电荷时,静电力做的功中移动电荷时,静电力做的功与电荷的与电荷的起始位置和终止位置起始位置和终止位置有关,但与电有关,但与电荷经过的荷经过的路径路径无关。无关。(对于非匀强电场也适用对于非匀强电场也适用)这与什么力做功像似呢?现在学习的是第6页,共72页将将+q由由A移到移到B的过
3、的过程电场力对电荷做功程电场力对电荷做功为:为:将将-q由由A移到移到B的过程,电场的过程,电场力对电荷做功为:力对电荷做功为:dAB+qEL做功的过程是一个能量转化的过程,那么电场力做做功的过程是一个能量转化的过程,那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢?功的过程是什么能转化为什么能呢?现在学习的是第7页,共72页二、电势能二、电势能电场力做功与电势能有什么关系?(联系重力做电场力做功与电势能有什么关系?(联系重力做功与重力势能的关系)功与重力势能的关系)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,叫叫电势能电势能。物体被举高具有重力势能。物体被举高具有重
4、力势能。1、电荷在电场中具有电势能。、电荷在电场中具有电势能。重力对物体做正功,物体的重力势重力对物体做正功,物体的重力势能减小能减小 2、电场力对电荷做正功,电荷的电势能减、电场力对电荷做正功,电荷的电势能减小小 重力对物体做负功,物体的重力势能重力对物体做负功,物体的重力势能增大增大 3、电场力对电荷做负功,电荷的电势能增大、电场力对电荷做负功,电荷的电势能增大现在学习的是第8页,共72页 重力做多少功,物体重力势能重力做多少功,物体重力势能就变化多少。就变化多少。4、电场力做多少功,电荷电势能就变化多、电场力做多少功,电荷电势能就变化多少。少。重力势能是相对的,与零势能面有关重力势能是相
5、对的,与零势能面有关5、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的电势能规定为定为零零,或把电荷在,或把电荷在大地表面大地表面上电势能规定上电势能规定为为零零。电荷在某点的电势能,等于静电力把它从电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功该处移动到零势能位置所做的功现在学习的是第9页,共72页重力势能是物体和地球所共有的,具有系重力势能是物体和地球所共有的,具有系统性统性6、电势能是电荷和电场所共有的,具有系统性、电势能是电荷和电场所共有的,具有系统性7、电势能是标量、电势能是
6、标量由此可见,电场力做功与重力做功,电势能与重由此可见,电场力做功与重力做功,电势能与重力势能都很相似,所以大家在学习电势能过程中力势能都很相似,所以大家在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解应该多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。电势能。现在学习的是第10页,共72页尽管重力做功与电场力做功很相似,但还是存尽管重力做功与电场力做功很相似,但还是存在很大差异在很大差异n正电荷顺电场线移动,正电荷顺电场线移动,电场力做正功,电势能减少电场力做正功,电势能减少n 负电荷顺电场线移动,负电荷顺电场线移动,电场力做负功,电势能增加电场力做负功,电势能增加n 正电荷逆电场
7、线移动,正电荷逆电场线移动,电场力做负功,电势能增加电场力做负功,电势能增加n 负电荷逆电场线移动,负电荷逆电场线移动,电场力做正功,电势能减少电场力做正功,电势能减少存在两种电荷存在两种电荷存在两种电荷存在两种电荷现在学习的是第12页,共72页例例1右图中右图中MN为电场中某一条电场线方为电场中某一条电场线方向向右,在线取两点向向右,在线取两点a、b 今将一电荷今将一电荷q从从a移到移到b则则()A.电场力做正功,电场力做正功,q的电势能增加;的电势能增加;B.电场力做负功,电场力做负功,q的电势能增加;的电势能增加;C.电场力做正功,电场力做正功,q的电势能减少;的电势能减少;D.电场力做
8、负功,电场力做负功,q的电势能减少。的电势能减少。C C现在学习的是第13页,共72页 例例2:A和和B为电场中某条电场线上的点,如图:为电场中某条电场线上的点,如图:将将q=410-9的正电荷从的正电荷从A点移到点移到B点需克服电点需克服电场力做功场力做功5 10-7J,则,则 电场方向由电场方向由AB还是还是BA?电荷在哪点时电势能大?大多少?电荷在哪点时电势能大?大多少?AB现在学习的是第14页,共72页二、静电力做功与电势差的关系二、静电力做功与电势差的关系 电场力的功与所移动电荷的电荷量的比值与电荷量无电场力的功与所移动电荷的电荷量的比值与电荷量无关,我们定义这个比值为电场中关,我们
9、定义这个比值为电场中A A、B B两点的电势差:两点的电势差:电势差电势差1、电场中、电场中A、B两点之间的电势差在数值上等于把单位正电荷从两点之间的电势差在数值上等于把单位正电荷从A点移动点移动到到B点时所做的功。点时所做的功。2、单位:伏特,简称伏,符号、单位:伏特,简称伏,符号V3、电场中两点间电势的差值,也叫电压、电场中两点间电势的差值,也叫电压4、可正可负、可正可负现在学习的是第15页,共72页思考思考1、UAB由什么决定?跟由什么决定?跟WAB、q有关吗?有关吗?2、WAB跟跟q、UAB有关吗?有关吗?由电场本身的因素决定由电场本身的因素决定 与与WAB、q无无关关跟跟q、UAB都
10、有关都有关现在学习的是第16页,共72页2、把电场中一个电荷量为、把电场中一个电荷量为610-6C的负电荷的负电荷从从A点移到点移到B点点,克服电场力做功克服电场力做功310-5J。再将。再将电荷从电荷从B点移到点移到C点点,电场力做功电场力做功1.210-5J,求求A与与B、B与与C、A与与C间的电势差间的电势差.UAB=5VUBC=-2VUAC=3V现在学习的是第17页,共72页3、如图所示、如图所示,匀强电场场强匀强电场场强E=100V/m,A、B两点相距两点相距10cm,A、B连线与电场线夹角为连线与电场线夹角为60o,则则UBA为为()A.-10VB.10VC.-5VD.DAB60o
11、现在学习的是第18页,共72页4、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=+210-11C,由,由A点移到点移到B点,电场力做功点,电场力做功WAB=410-11J。A、B两点间的电势差两点间的电势差UAB等等于多少?于多少?B、A两点间的电势差两点间的电势差UBA等于多少?等于多少?现在学习的是第19页,共72页WAB AB=-4.010-8-8J 5、如图所示的电场中,、如图所示的电场中,A、B两点间的电势差两点间的电势差UAB=20V,将点电荷,将点电荷q=-210-9C,由,由A点移到点移到B点,静电力所做的功是多少?点,静电力所做的功是多少?现在学习的是第20页
12、,共72页 电场的电场的力的性质力的性质我们必须用我们必须用场强场强E E来描述,那么电来描述,那么电场的场的能的性质能的性质我们又应该用什么物理量来描述呢?能否我们又应该用什么物理量来描述呢?能否用用“电势能电势能”呢?呢?电场的能的性质也是电场本身的一种属性,它电场的能的性质也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。而电势能的大小是与试探电荷的电量电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量q q有有关的(因关的(因q q越大,其所受电场力就越大,具有的做功本越大,其所受电场力就越大,具有的做功本领大,电势能也
13、就大),故不能用领大,电势能也就大),故不能用“电势能电势能”来描述来描述电场的能的性质,我们引入一个新的物理量电场的能的性质,我们引入一个新的物理量“电势电势”来表示它。来表示它。现在学习的是第21页,共72页电势:电势:描述电场的能的性质的物理量。描述电场的能的性质的物理量。n如图所示,设想把一试探电荷如图所示,设想把一试探电荷+q+q 放在电场中某处放在电场中某处A A或或B B。它们在电场力。它们在电场力F F的作用下均移至无限远处。则的作用下均移至无限远处。则有:有:W WA AWWB B那么怎样去衡量电场的能的性质、怎样去定义那么怎样去衡量电场的能的性质、怎样去定义“电势电势”呢?
14、呢?+ABWApWBp同理可知:若试探电荷为同理可知:若试探电荷为-q-q,也有:,也有:也就是说,比值也就是说,比值WWApAp/q/q的大小与试探电荷的正负及电量的大小与试探电荷的正负及电量q q均无均无关,只与电场中该点在电场中的位置有关,故其可衡量电场的关,只与电场中该点在电场中的位置有关,故其可衡量电场的性质。性质。三三.电势电势现在学习的是第22页,共72页电荷在电场中某一点的电势能与它电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值的电荷量的比值2.公式公式:3.单位单位:伏特伏特 符号为符号为V1 V=1 J/C三三.电势电势1.定义定义:现在学习的是第23页,共72页对电势的理解
15、n1:电势的相对性:某点电势的大小是相对于:电势的相对性:某点电势的大小是相对于零点电势而言的。零电势的选择是任意的,一零点电势而言的。零电势的选择是任意的,一般选地面和无穷远为零势能面。般选地面和无穷远为零势能面。n2:电势的固有性:电场中某点的电势的大小: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。放什么电荷无关。n3:电势是标量,只有大小,没有方向:电势是标量,只有大小,没有方向n4:计算时:计算时WP,q,都带正负号。都带正负号。现在学习的是第24页,共72页1.沿着电场线方向沿着电场线方向,电势将
16、怎样变化电势将怎样变化?电场线指向电势降低的方向(降低最电场线指向电势降低的方向(降低最大)大)现在学习的是第26页,共72页2.如何确定电场中某点的电势如何确定电场中某点的电势?(提示提示:类比于电势能的确定类比于电势能的确定.).)与电势能的情况相似与电势能的情况相似,应先确定电应先确定电场中某点的电势为零场中某点的电势为零.(通常取离场通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为源电荷无限远处或大地的电势为零零.)现在学习的是第27页,共72页则有则有或者表示成或者表示成显然显然设电场中设电场中A A点的电势为点的电势为,B B点的电势为点的电势为1、电势的单位与电势差的单位一样,也是伏特2、
17、正值,表示A点的电势比B点的电势高,负值,表示A点的电势比B点的电势低现在学习的是第28页,共72页 例例3.将一电量为将一电量为 的点电荷从的点电荷从电场外一点电场外一点P移至电场中某点移至电场中某点A,电场力做电场力做 功功 ,求求A点的电势点的电势.解解:设场外一点设场外一点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:电势的确定首先要确定零电势处电势的确定首先要确定零电势处,且且电势可以为负电势可以为负.现在学习的是第29页,共72页3.电势为负数时电势为负数时,负号表示方向吗负号表示方向吗?现在学习的是第30页,共72页1.电场线指向电势降低的方向电场
18、线指向电势降低的方向2.与电势能的情况相似与电势能的情况相似,应先确定电场中应先确定电场中某点的电势为零某点的电势为零.(通常取离场源电荷无限通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零远处或大地的电势为零.)3.电势是标量电势是标量,只有大小只有大小,没有方向没有方向.(负电势负电势表示该处的电势比零电势处电势低表示该处的电势比零电势处电势低.)现在学习的是第31页,共72页思考思考 在上面关于电势能和电势的讨在上面关于电势能和电势的讨论及插图中论及插图中,我们一直把试探电荷我们一直把试探电荷q当作正电荷处理当作正电荷处理.请把请把q当做负电当做负电荷荷,重复以上讨论重复以上讨论.其结果与上面的
19、其结果与上面的结果是否一致结果是否一致?现在学习的是第32页,共72页思考思考1、电势差可以是正值也可以是负值,电势差的、电势差可以是正值也可以是负值,电势差的正负表示什么意义?正负表示什么意义?2、电势的数值与零电势点的选取有关,电势差、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有关吗?这与力学中学的数值与零电势点的选取有关吗?这与力学中学过的哪个概念相似?过的哪个概念相似?表示两点电势高低表示两点电势高低 无关无关 与重力势能相似与重力势能相似现在学习的是第34页,共72页应用公式应用公式 ,时应注意各物理量都时应注意各物理量都有符号有符号计算时可代入符号进行运算计算时可
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- 电势 电场 强度 电势差 关系 课件
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