電場力做功與電勢能

1、 第第2 2章章電勢能與電勢差電勢能與電勢差 第第1 1節(jié)節(jié)電場力做功與電場力做功與電勢能電勢能功的定義：功的定義：復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧cosWF L 力與力方向上位移的乘積。力與力方向上位移的乘積?？梢?，物體可見，物體只要只要在力的在力的方向上發(fā)生方向上發(fā)生位移位移，我們，我們就稱該力做就稱該力做了功。了功。電場力也是一種力，電場力也是一種力，同理同理只只要電場中的電荷在電場力的要電場中的電荷在電場力的作用下，在電場力方向上移作用下，在電場力方向上移動了一段距離，那么我們動了一段距離，那么我們也也稱稱電場力做了功。電場力做了功。F是物體受到的力是物體受到的力,L為物體的位移為物體的位移,是力與位

2、移的夾角。是力與位移的夾角。 我們學(xué)過了什么物理我們學(xué)過了什么物理量做功與路徑無關(guān)量做功與路徑無關(guān),只與只與初末位置有關(guān)初末位置有關(guān)?h回顧重力做功的特點是什么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(guān)系？重力做功關(guān)系？2.WG = m g h試探電荷靜止的放入電場中試探電荷靜止的放入電場中,將如何運動將如何運動?（忽略重力（忽略重力)E 電荷做加速運動電荷做加速運動,一段時間后獲一段時間后獲得一定的速度得一定的速度,試探電荷的動能增加試探電荷的動能增加.+FM一、電場力做功的特點一、電場力做功的特點EW = F|AB| cos= qE

3、qE|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|W1 = q E x1W2 = q E x2W3 = q E x3 Mx1 + x2 + x3 +=

4、?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(jié)論又如何？結(jié)論又如何？MEABq qFB+MAFq q+6.6. 電場力做功有什么特點？電場力做功有什么特點？ 在在勻強電場勻強電場中移動電荷時中移動電荷時,電場力做的功電場力做的功與電荷經(jīng)過的與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān)路徑無關(guān),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(guān)位置有關(guān)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離有關(guān)有關(guān)7.7. 這個結(jié)論適合于其它電場嗎？這個結(jié)論適合于其它電場嗎？ 2、電勢能可以認為是電荷在電

5、場中而具有的能量?？梢哉J為是電荷在電場中而具有的能量。電場力做功與電勢能有什么關(guān)系？電場力做功與電勢能有什么關(guān)系？（聯(lián)系重力做功與重力勢能的關(guān)系）（聯(lián)系重力做功與重力勢能的關(guān)系）物體被舉高具有重力勢能。物體被舉高具有重力勢能。1、電荷在電場中具有電勢能。、電荷在電場中具有電勢能。 重力對物體做正功，物體的重力勢重力對物體做正功，物體的重力勢能減小能減小 2、電場力對電荷做正功，電荷的電勢、電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減小能減小 重力對物體做負功，物體的重力重力對物體做負功，物體的重力勢能增大勢能增大 3、電場力對電荷做負功，電荷的電勢能、電場力對電荷做負功，電荷的電勢能增大增大12GPPP

6、WEEE 重力做多少功，物體重力勢能重力做多少功，物體重力勢能就變化多少。就變化多少。 4、電場力做多少功，電荷電勢能就變、電場力做多少功，電荷電勢能就變化多少?；嗌佟Ｖ亓菽苁窍鄬Φ?，與零勢能面有關(guān)重力勢能是相對的，與零勢能面有關(guān)5、電勢能是相對的，與零電勢能面有關(guān)、電勢能是相對的，與零電勢能面有關(guān)ABPAPBPWEEE 重力勢能是物體和地球所共有的，重力勢能是物體和地球所共有的，具有系統(tǒng)性具有系統(tǒng)性6、電勢能是電荷和電場所共有的，具有系統(tǒng)、電勢能是電荷和電場所共有的，具有系統(tǒng)性性7、電勢能是標(biāo)量、電勢能是標(biāo)量由此可見，電場力做功與重力做功，電勢能由此可見，電場力做功與重力做功，電勢能與重

7、力勢能都很相似，所以大家在學(xué)習(xí)電勢與重力勢能都很相似，所以大家在學(xué)習(xí)電勢能過程中應(yīng)該多聯(lián)系重力做功與重力勢能的能過程中應(yīng)該多聯(lián)系重力做功與重力勢能的關(guān)系幫助理解電勢能。關(guān)系幫助理解電勢能。 要想確定電荷要想確定電荷q在某在某點的電勢能點的電勢能,該怎么辦該怎么辦?( ( 提示提示: :類似于重力勢能的確定類似于重力勢能的確定 ) )討論電勢能時要先規(guī)定電荷在某一位置的電勢能為討論電勢能時要先規(guī)定電荷在某一位置的電勢能為零，然后才能確定電荷在其他位置的電勢能。通常零，然后才能確定電荷在其他位置的電勢能。通常把離場源電荷無窮處或地球表面規(guī)定為電勢能零點。把離場源電荷無窮處或地球表面規(guī)定為電勢能零點

8、。討論討論: :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電場力做功與電勢能變化的關(guān)系電場力做功與電勢能變化的關(guān)系電荷的電勢能如何變化電荷的電勢能如何變化? ?CN /5105EBAFq+1419510234010611005.qEdWJ141023.+BADC 正電荷順電場線移動，正電荷順電場線移動， 電場力做正功，電勢能減少電場力做正功，電勢能減少 負電荷順電場線移動，負電荷順電場線移動， 電場力做負功，電勢能增加電場力做負功，電勢能增加 正電荷逆電場線移動，正電荷逆電場線移動， 電場力做負功，電勢能增加電場力做負功，電勢能增加 負電荷逆電場線移動

9、，負電荷逆電場線移動， 電場力做正功，電勢能減少電場力做正功，電勢能減少例例1右圖中右圖中MN為電場中某一條電場線方為電場中某一條電場線方向向右，在線取兩點向向右，在線取兩點a、b 今將一電荷今將一電荷q從從a移到移到b則則（ ）A.電場力做正功，電場力做正功，q的電勢能增加；的電勢能增加；B.電場力做負功，電場力做負功，q的電勢能增加；的電勢能增加；C.電場力做正功，電場力做正功，q的電勢能減少；的電勢能減少；D.電場力做負功，電場力做負功，q的電勢能減少。的電勢能減少。C 例例2：A和和B為電場中某條電場線上的點，如為電場中某條電場線上的點，如圖：將圖：將q=410-9的正電荷從的正電荷從

10、A點移到點移到B點需點需克服電場力做功克服電場力做功5 10-7J，則，則: 電場方向由電場方向由AB還是還是BA？ 電荷在哪點時電勢能大？大多少？電荷在哪點時電勢能大？大多少？AB 例例3. 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CNE310E荷荷q=+1c從從A移動到移動到B,AB相距相距L=1m,電場力做功為電場力做功為多少多少?電勢能如何變化電勢能如何變化?若規(guī)定若規(guī)定EPA=0,則則EPB=?ABFq+電場力做功的特點電場力做功的特點只與始末位置有關(guān)，與經(jīng)過的路徑無只與始末位置有關(guān)，與經(jīng)過的路徑無關(guān)。所以，電場力是保守力，有對應(yīng)的勢關(guān)。所以，電場力是保守力，有對應(yīng)

11、的勢能能電勢能電勢能EP電場力作正功，電勢能減??；電場力作正功，電勢能減小； 電場力作負功，電勢能增大。電場力作負功，電勢能增大。PAAPBBEWE功能關(guān)系功能關(guān)系 只有重力做功，重力勢能只有重力做功，重力勢能+動能動能=恒量恒量 只有電場力做功，電勢能只有電場力做功，電勢能+動能動能=恒量恒量 只有電場力和重力做功，重力勢能只有電場力和重力做功，重力勢能+電勢能電勢能+動能動能=恒量恒量 什么是什么是比值定比值定義法義法? ?之前學(xué)過什么之前學(xué)過什么物理量是通過比值物理量是通過比值定義法定義的定義法定義的? ? 例例1：在場強為：在場強為E的勻強電場中，有的勻強電場中，有A、B點且點且A、B

12、兩點的距離為兩點的距離為d，現(xiàn)有不同的電荷放在，現(xiàn)有不同的電荷放在A點，求點，求它們在它們在A點的電勢能，并填入下列表中。（點的電勢能，并填入下列表中。（選選B點點為零電勢能點為零電勢能點）電荷電荷qq1=2Cq2=3Cq3=-6CA點的電點的電勢能勢能EP2Ed3Ed-6EdEdEdEdEP/qEAB 該比值是一個與該比值是一個與q q無關(guān)，僅與電場及無關(guān)，僅與電場及A A點的位點的位置有關(guān)的量。因此電勢可以反映電場性質(zhì)。置有關(guān)的量。因此電勢可以反映電場性質(zhì)。該比值稱為該比值稱為A A點的點的電勢電勢qEP 1 1、定義：、定義：電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷在電場中某一點的電勢能與它

13、的電荷量的比值，叫做這一點的電荷量的比值，叫做這一點的電勢電勢。用。用 表示表示 2 2、定義式：、定義式：( (計算時計算時E EP P及及q q要代入正負號要代入正負號) )3 3、單位：、單位：，符號為，符號為 4 4、電勢只有大小，沒有方向，是、電勢只有大小，沒有方向，是標(biāo)量標(biāo)量一般選取無窮遠處電勢為一般選取無窮遠處電勢為0 0，實際應(yīng)用中常取大地電勢，實際應(yīng)用中常取大地電勢為為0 06 6、電勢具有相對性、電勢具有相對性5 5、物理意義：描述電場性質(zhì)的物理量、物理意義：描述電場性質(zhì)的物理量 qEP1 V = 1 J/C例例2.2.如果把如果把q=1.010-8C的電荷從無窮遠處移至電

14、場中的電荷從無窮遠處移至電場中的的A點，需克服電場力做功點，需克服電場力做功W=1.210-4J.那么那么 q在在A點的電勢能和在點的電勢能和在A點的電勢各是多少？點的電勢各是多少？ q未移入電場前未移入電場前A點的電勢是多少點的電勢是多少 ？V102 . 1C100 . 1J102 . 1qEJ102 . 1EJ102 . 1E0W484PAA4PA4PAA 例例3. 將一電量為將一電量為 的點電的點電荷從電場外一點荷從電場外一點P移至電場中某點移至電場中某點A, 電電場力做場力做 功功 ,求求A點的電勢點的電勢.cq6102J5104解解:設(shè)場外一點設(shè)場外一點P的電勢為的電勢為0pJWEP

15、A5104VVqEPAA2010210465從從P A,電場力做的功電場力做的功 PAEW 點評點評: :電勢的確定首先要確定零電勢處電勢的確定首先要確定零電勢處,且且電勢可以為負電勢可以為負. 例例2. 把把 的試探電荷的試探電荷放在電場中的放在電場中的A點點,具有具有 的電的電勢能勢能,求求A點的電勢點的電勢.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,電荷所具有電荷所具有的電勢能是多少的電勢能是多少? cq102102J8106cq91104點評點評: :某點的電勢與試探電荷無關(guān)某點的電勢與試探電荷無關(guān)1.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? 如

16、何比較電勢的高低？如何比較電勢的高低？沿電場線沿電場線 ( (場強場強) )方向電勢方向電勢越來越低越來越低, ,即電場線指向即電場線指向電勢降低的方向電勢降低的方向ABE電荷由電荷由A點運動的點運動的B點點正電荷正電荷負電荷負電荷電場力電場力做功做功正功正功負功負功電勢能電勢能變化變化減少減少增加增加電勢電勢變化變化減少減少減少減少 如圖所示，如圖所示，A、B、C是電場中的三點，將是電場中的三點，將1C的正電荷分別從的正電荷分別從A、C移動到移動到B時，電場力所做的時，電場力所做的功分別為功分別為10J、-5J，以，以B為電勢參考點，則為電勢參考點，則A、C兩點的電勢分別為多少？兩點的電勢分

17、別為多少？EABC10AV 5CV 沿電場線方向電勢降低沿電場線方向電勢降低BAEABABE例例6.6.如圖所示，電場中有如圖所示，電場中有A A、B B兩點，則下列說法中正兩點，則下列說法中正確的是（確的是（ ）A A、電勢、電勢A A B B 場強場強E EA AEEB BB B、電勢、電勢A A B B 場強場強E EA AEEEpBpBA AB BE EBC正正電荷在電荷在高電勢高電勢處電處電勢能大，勢能大，負負電荷在電荷在低低電勢電勢處電勢能大處電勢能大 練習(xí)練習(xí). 如圖所示如圖所示,在同一條電場線上有在同一條電場線上有A , B ,C 三點三點,將將 的點電荷由的點電荷由A點移點移

18、動到動到B點點,電場力做什么功電場力做什么功?做多少功做多少功?電勢能電勢能變化了多少變化了多少?在將該電荷由在將該電荷由B點移到點移到C點點,電場電場力做什么功力做什么功?做多少功做多少功?電勢能變化了多少電勢能變化了多少? cq6106VA5VC20BABC電荷從電荷從A移到移到C過程中電場力做的功？過程中電場力做的功？ 練習(xí)練習(xí). 如圖所示如圖所示,在同一條電場線上有在同一條電場線上有A . B .C 三點三點,將將 的點電荷由的點電荷由A點移點移動到動到B點點,電場力做什么功電場力做什么功?做多少功做多少功?電勢能電勢能變化了多少變化了多少?在將該電荷由在將該電荷由B點移到點移到C點點,電場電場力做什么功力做什么功?做多少功做多少功?電勢能變化了多少電勢能變化了多少? cq6106VA5VC20BABC例與練例與練電場中某點的電勢電場中某點的電勢與與檢驗電荷檢驗電荷無關(guān)。無關(guān)。（ ）A A例與練例與練電場中電勢相等的點構(gòu)成的曲面叫做等勢面。電場中電勢相等的點構(gòu)成的曲面叫做等勢面。 為了使等勢面能夠反映電場的強弱，通常使相鄰等勢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勢差相等。面之間的電勢差相等。中點：中點：E0，=0剛才學(xué)了什么？剛才學(xué)了什么？1、電勢能：電荷在電場中具有的能量叫電勢能、電勢能：電荷在電場中具有的能量叫電勢能 公式：公式： Ep