第四節(jié)電勢能和電勢課

1、第一章第一章 第第4節(jié)節(jié)基礎知識：基礎知識：帶箭頭的帶箭頭的直線直線是某區(qū)域是某區(qū)域電場線電場線的的一條一條，用，用EA、EB來表示來表示A、B兩點的兩點的電場強度電場強度，則下，則下列說法列說法正確正確的是：的是：ABB、 EAEBC、 EAEBD、 EA、EB的大小關系不確定的大小關系不確定 A、 EA=EB如何理解公式如何理解公式E=F/q與與E=kQ/r2的區(qū)別的區(qū)別 ？ 基礎知識：基礎知識：問：問：P點的場強點的場強Ep是否等于是否等于kQ/r2?Pr+a2r+Q思考：思考：石子的動能從何而來？石子的動能從何而來？彈性勢能彈性勢能思考：思考：箱子的動能從何而來？箱子的動能從何而來？化

2、學能化學能彈性勢能：彈性勢能：原長原長壓縮壓縮拉伸拉伸勢能勢能勢能勢能能量的能量的轉化與守恒轉化與守恒：能量不可能憑空產(chǎn)生也不可能憑空消失，能量不可能憑空產(chǎn)生也不可能憑空消失，只能轉移或轉化只能轉移或轉化，并保持，并保持總量守恒總量守恒！+靜止靜止靜止靜止思考：思考：1. 電荷由靜止釋放電荷由靜止釋放,將如何運動將如何運動?2.能否從能量的角度解釋動能的增加能否從能量的角度解釋動能的增加?+電勢能電勢能由于由于電荷間電荷間具有相互作用具有相互作用力力，所以電荷，所以電荷在在力力的的作用作用下便會下便會有運動有運動的的趨勢趨勢，這種，這種趨勢就是一種趨勢就是一種隱藏的能隱藏的能，叫，叫電勢能電勢

3、能。M一、靜電力做功有什么特點一、靜電力做功有什么特點? ?EW = F|AB| cos = q Eq E|AM|AM|1.1.將電荷將電荷q q從從A A沿直線移至沿直線移至B:B:AB+q q+q qFMEAB2.2.將電荷將電荷q q從從A A沿折線移至沿折線移至B:B:對對AM:W1 = q E |AM|對對MB:W2 = 0對全程對全程: :W = W1 + W2= q E|AM|+q qF+q qF3.3.將電荷將電荷q q從從A A沿曲線移至沿曲線移至B:B:MEAB+q qFEAB+q qF+q qF+q qF+q qFW = W1 + W2 + W3 + = q E|AM|W

4、1 = q E x1W2 = q E x2W3 = q E x3 Mx1 + x2 + x3 +=?X1x24.4.將電荷將電荷q q從從A A沿其它曲線移至沿其它曲線移至B B，靜電力做功？，靜電力做功？5. 5. 如果移動負電荷，如果移動負電荷，1414結論又如何？結論又如何？MEABq qFB+MAFq q+6. 6. 靜電力做功有什么特點？靜電力做功有什么特點？ 在在勻強電場勻強電場中移動電荷時中移動電荷時,靜電力做的功靜電力做的功與電荷經(jīng)過的與電荷經(jīng)過的路徑無關路徑無關,與電荷的與電荷的起始起始位置和位置和終止終止位置有關位置有關與初、末兩點在與初、末兩點在電場線上的距離電場線上的距

5、離有關有關h二、回顧重力做功的特點是什么二、回顧重力做功的特點是什么? ?ABCmg mg mg 1.1.在這三次情況下在這三次情況下重力做功關系？重力做功關系？2.WG = m g h3.3.可以引進重力勢可以引進重力勢能的概念能的概念三、電勢能三、電勢能1. 1. 因為在電場中移動電荷時因為在電場中移動電荷時靜電力做功靜電力做功與與移動移動路徑無關路徑無關, ,所以電荷在電場中有所以電荷在電場中有電勢能電勢能(E(Ep p) )思考與討論：思考與討論： 如果電荷沿不同路徑移動電荷時靜電如果電荷沿不同路徑移動電荷時靜電力做的功不一樣，還能建立電勢能的力做的功不一樣，還能建立電勢能的概念嗎？為

6、什么？概念嗎？為什么？電勢能：電勢能：E+FF如何如何增加增加或或減小減小電勢能電勢能？重力勢能：重力勢能：勢能減少勢能減少勢能增加勢能增加GG沿沿著著力力的方向運動：的方向運動：勢能減勢能減逆逆著著力力的方向運動：的方向運動：勢能增勢能增同減反增同減反增vv討論討論: :下列電荷在電場中移動時下列電荷在電場中移動時, ,靜電力做什么功靜電力做什么功? ?電荷的電勢能如何變化電荷的電勢能如何變化? ?EABAB+若在電場中移動的是負電荷呢若在電場中移動的是負電荷呢? ?FF+E-FF三、電勢能三、電勢能1. 1. 因為在電場中移動電荷時因為在電場中移動電荷時靜電力做功靜電力做功與與移動移動路徑

7、無關路徑無關, ,所以電荷在電場中有所以電荷在電場中有電勢能電勢能(E(Ep p) )2.2.靜電力對電荷做靜電力對電荷做正功正功 , ,電荷的電勢能電荷的電勢能減少減少( (負功負功) )WWABAB = E = EPAPA - E - EPBPB(增加增加)靜電力做的功等于電勢能的靜電力做的功等于電勢能的減少量減少量. .三、電勢能三、電勢能1.1.因為在電場中移動電荷時因為在電場中移動電荷時靜電力做功靜電力做功與與移動移動路徑無關路徑無關, ,所以電荷在電場中有所以電荷在電場中有電勢能電勢能(E(EP P) )2.2.靜電力對電荷做靜電力對電荷做正功正功 , ,電荷的電勢能電荷的電勢能減

8、少減少( (負功負功) )WWABAB = E = EPAPA E EPB PB ( (功是能量轉化的量度功是能量轉化的量度) )(增加增加)靜電力做的功等于電勢能的靜電力做的功等于電勢能的減少量減少量. .3.3.電勢能具有相對性電勢能具有相對性, ,電荷在某點的電勢能電荷在某點的電勢能, ,等于靜電等于靜電力把它從該點移動力把它從該點移動到零勢能位置時所做的功到零勢能位置時所做的功 (通常把離場源通常把離場源無限遠處無限遠處或或大地表面大地表面的電勢能規(guī)定為零的電勢能規(guī)定為零)若規(guī)定無限遠處電勢能為零若規(guī)定無限遠處電勢能為零,那么那么:JEPB310?E荷荷q=+1c從從A移動到移動到B,

9、AB相距相距L=1m,靜電力做功為靜電力做功為 例例1. 如圖如圖,在場強在場強 的勻強電場中的勻強電場中,點電點電CNE310多少多少?電勢能如何變化電勢能如何變化?若規(guī)定若規(guī)定EPB=0,則則EPA=?ABFq+若規(guī)定若規(guī)定EPA=0,則則EPB=?E EPAPA = q E L COS= q E L COS討論討論: :2.2.若取若取B B點的電勢能為零點的電勢能為零, ,則則A A點的電勢能為多少點的電勢能為多少? ?1.1.若在若在ABAB兩點間分別移動正、負電荷，請兩點間分別移動正、負電荷，請比較電荷電勢能的變化比較電荷電勢能的變化MEABL3.3.點電荷的電量為點電荷的電量為2

10、q2q、 3q3q、4.4.分析分析E EPAPA/q/q一定嗎？一定嗎？E EPAPA / / q q = E L COS= E L COS5.5.點電荷的電量為點電荷的電量為-q-q、-2q-2q、 -3q-3q、 則則A A點的電勢能為多少點的電勢能為多少? ? 則則A A點的電勢能為多少點的電勢能為多少? ?電勢能與電量的比值為多少電勢能與電量的比值為多少? ?+q qF電荷在電場中某一點的電勢能與電荷在電場中某一點的電勢能與qEP1 V = 1 J/C四、電勢（四、電勢（從能量的角度描述電場的性質）從能量的角度描述電場的性質）1. 1. 定義定義: :它的它的電荷量的比值電荷量的比值

11、2. 2. 公式公式: :3. 3. 單位單位: : 伏特伏特(V) (V) ( (計算時要代入正負號計算時要代入正負號) ) 例例2. 試探電荷試探電荷q1放在電場中的放在電場中的A點點,電勢能為電勢能為E(規(guī)定規(guī)定無限遠處電勢能為零無限遠處電勢能為零),A點的電勢為點的電勢為_,若把試探若把試探電荷電荷q1換成試探電荷換成試探電荷q2放在電場中的放在電場中的A點點,A點的電勢為點的電勢為_ (仍規(guī)定無限遠處電勢能為零仍規(guī)定無限遠處電勢能為零).1qE1qE若現(xiàn)在不取無限遠處電勢能為零若現(xiàn)在不取無限遠處電勢能為零,A點點的電勢還是的電勢還是 嗎嗎?1qE1. 電勢具有電勢具有相對性相對性,確

12、定電勢確定電勢,應先規(guī)定應先規(guī)定電場中某處的電勢為零電場中某處的電勢為零.( .(通常規(guī)定離場通常規(guī)定離場源電荷源電荷無限遠處無限遠處或或大地大地的電勢為零的電勢為零.) .) 例例3. 將一電量為將一電量為 的點電荷的點電荷從電場外一點從電場外一點P移至電場中某點移至電場中某點A, 電場力電場力做做 功功 ,求求A點的電勢點的電勢.cq6102J5104解解: 場外一點場外一點P的電勢為的電勢為0pJWEPAPA5104VVqEPAA2010210465從從P A,電場力做的功電場力做的功 點評點評: :計算計算電勢首先要規(guī)定電勢首先要規(guī)定零電勢處零電勢處,且且電勢可以為負電勢可以為負.WW

13、PAPA = E = EPPPP - - E EPAPA1. 電勢具有電勢具有相對性相對性,確定電勢確定電勢,應先規(guī)定電場中應先規(guī)定電場中某處的電勢為零某處的電勢為零.( .(通常規(guī)定離場源電荷通常規(guī)定離場源電荷無限遠無限遠處處或或大地大地的電勢為零的電勢為零.) .)2. 電勢是電勢是標量標量,有正負有正負,數(shù)值取決于數(shù)值取決于零電勢零電勢的的選取選取.( .(負電勢表示該處的負電勢表示該處的電勢電勢比比零電勢處零電勢處電勢電勢低低.) .)ABCDE電場線指向電勢降低的方向電場線指向電勢降低的方向. 沿著電場線方向沿著電場線方向,電勢將怎樣變化電勢將怎樣變化? MEAB+q q+q qF3

14、.3.沿電場線方向電勢沿電場線方向電勢降低1.電勢具有電勢具有相對性相對性,確定電勢確定電勢,應先規(guī)定電應先規(guī)定電場中某處的電勢為零場中某處的電勢為零.( .(通常取離場源電通常取離場源電荷荷無限遠處無限遠處或或大地大地的電勢為零的電勢為零.) .)2. 電勢是電勢是標量標量,有正負有正負,數(shù)值取決于數(shù)值取決于零電零電勢勢的選取的選取.( .(負電勢表示該處的負電勢表示該處的電勢電勢比比零電勢處零電勢處電勢電勢低低.) .) 例例4. 把把 的試探電荷放在電場中的的試探電荷放在電場中的A點點,cq91104具有具有 的電勢能的電勢能,求求A點的電勢點的電勢.J8106若把若把 的試探電荷放在電

15、場中的的試探電荷放在電場中的A點點,電電cq102102荷所具有的電勢能是多少荷所具有的電勢能是多少? 1232 10qc 若把若把 的試探電荷放在電場中的的試探電荷放在電場中的A點點,電電荷所具有的電勢能又是多少荷所具有的電勢能又是多少? 電場中電勢相等的點構成的曲電場中電勢相等的點構成的曲面叫做等勢面。面叫做等勢面。 為了使等勢面能夠反映電場的為了使等勢面能夠反映電場的強弱，通常使相鄰等勢面之間的電強弱，通常使相鄰等勢面之間的電勢差相等。勢差相等。1.沿著等勢面移動電荷時，電場力所作的功為零。沿著等勢面移動電荷時，電場力所作的功為零。2.在任何靜電場中電場線與等勢面是互相垂直的。在任何靜電

16、場中電場線與等勢面是互相垂直的。3.等勢面愈密等勢面愈密(即間距愈小即間距愈小)的區(qū)域，場強愈大。的區(qū)域，場強愈大。 2.等勢面等量異號點電荷的電場等量異號點電荷的電場等量同號點電荷的電場等量同號點電荷的電場正點電荷的電場正點電荷的電場孤立帶電體的電場孤立帶電體的電場WWABAB = E = EPAPA - E - EPBPBABCDE 課堂訓練：課堂訓練：B B3 3、下列說法正確的是、下列說法正確的是A A、在等勢面上移動電荷，電場力總是不做功、在等勢面上移動電荷，電場力總是不做功B B、電荷從、電荷從A A點移到點移到B B點，電場力做功為零，則電點，電場力做功為零，則電 荷一定是沿等勢面移動的荷一定是沿等勢面移動的C C、在同一個等勢面上的各點，場強的大小必然、在同一個等勢面上的各點，場強的大小必然 是相等的