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人教版选修3-1课件:1.4 电势能和电势 (共26张PPT)

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1.4  电势能和电势
       回顾与思考

 一个静止的试探电荷在电场中释放,它将如何运动?
                             E

                          F


    在静电力作用下电荷做加速运动,一段时间后获得
一定的速度,试探电荷的动能增加。
    在这一过程中,什么能转换为动能的呢?
学习目标
  静电力做功的特点

1.静电力做功的推导

 把正电荷沿不同路径从A点移到B点,求静电力做的功。

q 沿直线从A到B,静电力F= Eq,静电力与位移夹角为θ
                              B
                   甲

          A       F          M
            q


                     W甲= F·|AB|cos=qE·|AM|
q沿折线AMB从A点到B点,在AM段静电力做功W1=qE·|AM|,

在线段MB段静电力做功W2=0。

                               B
                    甲
                                 乙
           A       F          M
             q


             W = W1 + W2 = 
             qE·|AM| 
q沿任意曲线从A点到B点,与静电力平行的短折线的长度之和
等于|AM|

                丙               B
                     甲
                                 乙
            A      F          M
              q

                 W = qE·|AM| 
2. 静电力做功的特点
静电力做的功与电荷经过的路径无关,只与电荷的起始
   位置和终止位置有关。

点拨

1. 静电力做功的特点也适用于非匀强电场。

2. 在同一电场中,只要初、末位置确定,那么移动电荷
   做的功也就确定了。
重力做功与路径无关,由初末位置的高度差决定

  重力做功的过程是重力势能转化动能的过程
  。
    既然,做功的过程是一个能量转化的过程
    。
      那电场力做功的过程是什么能转化
      为什么能呢?
        电势能

1. 定义
由于移动电荷时静电力做的功与移动的路径无关,电荷在电

场中也具有势能 ,这种势能叫做电势能 ,用EP表示。
2. 静电力做功与电势能变化的关系
电场力对电荷做正功,电荷的电势能减小
电场力对电荷做负功,电荷的电势能增大
电场力做的功等于电势能的减少量


 
3. 电势能的大小
        在电荷在某点的电势能,等于把它从这点移到零势能位
置时静电力做功。
        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电势能规定为零。

电荷在某点的电势能与零势能位置有关,有相对性;

电荷在某两点之间的电势能与零势能位置无关,有绝对性。
 重力势能和电势能的比较

 重力场中,重力:地球和              电场中,电场力:电荷之
 物体之间存在的吸引力               间的作用力
                          有电场力就有相应的能,叫电
 有重力就有重力势Ep=mgh
                          势能EP
 Ep由物体和地面间的相对位
                           E 由电荷间的相对位置决定
 置决定                        P

重力做功,重力势能改变               电场力作功,电势能改变
重力做正功,重力势能就减少             电场力做正功,电势能就减少
重力做负功,重力势能就增加             电场力做负功,电势能就增加

     W重 = EP1-EP2             W电 = EPA-EPB
思考
1、电势能是属于谁的? 
        电势能是属于电场和电场中的电荷所共有的,即放入
电场中的电荷有电势能 。
2.在电场强大越大的地方,同一个点电荷具有的电势能也就
越大吗?为什么?
       不一定,电场强度的大小与点电荷的电势能大小并无必
然的联系。电场强度小的地方,所放点电荷的电势能可能
大。
        电势

1. 对电势的理解     

                 电荷在电场中某一点的电
            定义   势能与它的电荷量的比值
                 ,叫这一点的电势。

电势                  伏特
               单位           1 V = 1 J/C
                    (V)  

                  零点   通常取离场源电荷无限远处
                       或大地的电势为零
对电势概念的理解

1.电势是标量,只有大小,没有方向。(负电势表示该处的电
势比零电势处电势低)

2.电势是表征电场中某点能的性质的物理量,仅与电场中某点
性质有关,与电场力做功的值及试探电荷的电荷量、电性无
关。

3.电势与电场线的关系:沿着电场线的方向电势逐渐降低。
电势与电场强度的比较
       等势面

1. 定义
电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面
2. 几种典型电场的等势面
(1)点电荷电场中的等势面:以点电荷为球心的一簇球面
(2)等量异种点电荷电场中的等势面:两簇对称曲面和对
称中心面
(3)等量同种点电荷电场中的等势面:两簇对称曲面
(4)匀强电场中的等势面:垂直于电场线的一簇平面


                                    E
(4)形状不规则的带电体附近的电场线及等势面
3. 等势面的特点

Ø在同一等势面上移动电荷,电场力不做功。

Ø等势面一定与电场线垂直,并且电场线总是从高等势面指向低
等势面。

Ø等势面分布越密,电场强度越大。

Ø不同的等势面不相交。
4. 等势面的用途

Ø知道等势面能清楚电场中各点的电势高低差别情况。

Ø可求电荷在不同等势面间移动时静电力做的功。

Ø由等势面描绘电场线,由等势面疏密,确定电场强度大小。
  等量同种、异种电荷的电势分布特点

     位置                  从中点沿     连线上关于中点对称
                 连线的中
          连线上            中垂线向     点和中垂线上关于中
     电势          垂线上
 电荷                      两侧       点对称的点
两等量正     中点处     与连线交
                            降低           等势
电荷       最低      点处最高

两等量负     中点处     与连线交
                            升高           等势
电荷       最高      点处最低

         从正电
                                   中垂线上等势,连线
两等量异     荷向负     中垂线为
                            不变     上与电势零点差值大
种电荷      电荷降     等势线
                                    小相等,一正一负
         低
课堂小结
      巩固训练


例1.有关电场中某点的电势,下列说法中正确的是(  D    )

A、由放在该点的电荷所具有的电势能的多少决定

B、由放在该点的电荷的电量多少来决定

C、与放在该点的电荷的正负有关

D、是电场本身的属性,与放入该点的电荷情况无关
例2. 一个点电荷,从静电场中的a点移至b点,其电势能

的变化为零,则(  )D

A.a、b两点的场强一定相等

B.该电荷一定沿等势面移动

C.作用于该点电荷的电场力与其移动方向总是垂直的

D.a、b两点的电势相等
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