1.4電勢(shì)能-電勢(shì)與電勢(shì)差

1、武勝中學(xué)武勝中學(xué) 吳建兵吳建兵帶箭頭的直線是某區(qū)域電場(chǎng)線的一條，用帶箭頭的直線是某區(qū)域電場(chǎng)線的一條，用E EA A、E EB B來(lái)表示來(lái)表示A A、B B兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，則下列說(shuō)法兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，則下列說(shuō)法正確的是正確的是( )( )ABB、 EAEBC、 EAEBD、 EA、EB的大小關(guān)系不確定的大小關(guān)系不確定 A、 EA=EBD D知識(shí)回顧知識(shí)回顧h（一）重力做功的特點(diǎn)是什么（一）重力做功的特點(diǎn)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？2.2.W WG G=mgh=mgh3.3.可以引進(jìn)重力勢(shì)能的可以引進(jìn)重力勢(shì)能的概念概念一、電場(chǎng)力

2、做功的特點(diǎn)一、電場(chǎng)力做功的特點(diǎn)M（二）靜電力做功有什么特點(diǎn)（二）靜電力做功有什么特點(diǎn)? ?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(duì)對(duì)AM:W1 = q E |AM|對(duì)對(duì)MB:W2 = 0對(duì)全程對(duì)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 = WW = W1 1

3、+ W+ W2 2 + W+ W3 3 + = q E|AM|= q E|AM|W1 = 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(dòng)負(fù)電荷，如果移動(dòng)負(fù)電荷，1414結(jié)論又如何？結(jié)論又如何？MEABq qFB+MAFq q+W = q E|AM|W = q E|AM|6. 6. 靜電力做功有什么特點(diǎn)？靜電力做功有什么特點(diǎn)？ 在在勻強(qiáng)電場(chǎng)勻強(qiáng)電場(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí)中移動(dòng)電荷時(shí),靜電力做的功靜電力做的功與電荷經(jīng)過(guò)的與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)

4、關(guān)路徑無(wú)關(guān),只與電荷的只與電荷的起始起始位置位置和和終止終止位置有關(guān)。位置有關(guān)。即：與初、末兩點(diǎn)在即：與初、末兩點(diǎn)在電場(chǎng)線上的距離電場(chǎng)線上的距離有關(guān)。有關(guān)。E+FF如何如何增加增加或或減小減小電勢(shì)能？電勢(shì)能？重力勢(shì)能的變化：重力勢(shì)能的變化：勢(shì)能減少勢(shì)能減少勢(shì)能增加勢(shì)能增加GG沿沿著著力力的方向運(yùn)動(dòng)：的方向運(yùn)動(dòng)：勢(shì)能減少勢(shì)能減少逆逆著著力力的方向運(yùn)動(dòng)：的方向運(yùn)動(dòng)：勢(shì)能增加勢(shì)能增加同減反增同減反增vv討論討論: :下列電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)下列電荷在電場(chǎng)中移動(dòng)時(shí), ,靜電力做什么功靜電力做什么功? ?電荷的電勢(shì)能如何變化電荷的電勢(shì)能如何變化? ?EABAB+若在電場(chǎng)中移動(dòng)的是負(fù)電荷呢若在電場(chǎng)中移動(dòng)的是

5、負(fù)電荷呢? ?FF+E-FF+靜止靜止靜止靜止1. 1. 電荷由靜止釋放電荷由靜止釋放, ,將如何運(yùn)動(dòng)將如何運(yùn)動(dòng)? ?2.2.能否從能量的角度解釋動(dòng)能的增加能否從能量的角度解釋動(dòng)能的增加? ?+電勢(shì)能電勢(shì)能由于電荷間具有相互作用力，所以電荷由于電荷間具有相互作用力，所以電荷在力的作用下便會(huì)有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，這種在力的作用下便會(huì)有運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，這種趨勢(shì)就是一種趨勢(shì)就是一種隱藏的能隱藏的能，叫，叫電勢(shì)能電勢(shì)能。知識(shí)探究知識(shí)探究1. 1. 定義：電荷在靜電場(chǎng)中也具有勢(shì)能，這個(gè)勢(shì)能叫做定義：電荷在靜電場(chǎng)中也具有勢(shì)能，這個(gè)勢(shì)能叫做靜電勢(shì)能，簡(jiǎn)稱電勢(shì)能，用符號(hào)靜電勢(shì)能，簡(jiǎn)稱電勢(shì)能，用符號(hào)E EP P表示。表示。

6、2.2.靜電力對(duì)電荷做靜電力對(duì)電荷做正功正功 , ,電荷的電勢(shì)能電荷的電勢(shì)能減少減少( (負(fù)功負(fù)功) )W WABAB=-=-E EP P=E=EPAPA-E-EPBPB(增加增加)即：靜電力做的功等于電勢(shì)能即：靜電力做的功等于電勢(shì)能變化量的相反數(shù)。變化量的相反數(shù)。二、電勢(shì)能二、電勢(shì)能3.3.電勢(shì)能具有相對(duì)性電勢(shì)能具有相對(duì)性, ,電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能, ,等于靜電等于靜電力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)所做的功。力把它從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)所做的功。 (通常把離場(chǎng)源通常把離場(chǎng)源無(wú)限遠(yuǎn)處無(wú)限遠(yuǎn)處或或大地表面大地表面的電勢(shì)能規(guī)定為零的電勢(shì)能規(guī)定為零)JEPB310例例1.1.如圖如

7、圖, ,在場(chǎng)強(qiáng)在場(chǎng)強(qiáng)E=10E=103 3N/CN/C的勻強(qiáng)電場(chǎng)中的勻強(qiáng)電場(chǎng)中, ,點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷q=+1cq=+1c從從A A移動(dòng)到移動(dòng)到B,ABB,AB相距相距L=1m,L=1m,靜電力做功為多靜電力做功為多少少? ?電勢(shì)能如何變化電勢(shì)能如何變化? ?若規(guī)定若規(guī)定E EPBPB=0,=0,則則E EPAPA=?=?若規(guī)定若規(guī)定E EPAPA=0,=0,則則E EPBPB=?=?EABFq+JWAB310電勢(shì)能減少電勢(shì)能減少答案：答案：JEPA310E EPAPA =qELCOS=qELCOS2.2.若取若取B B點(diǎn)的電勢(shì)能為零點(diǎn)的電勢(shì)能為零, ,則則A A點(diǎn)的電勢(shì)能為多少點(diǎn)的電勢(shì)能為多少?

8、?1.1.若在若在ABAB兩點(diǎn)間分別移動(dòng)正、負(fù)電荷，請(qǐng)兩點(diǎn)間分別移動(dòng)正、負(fù)電荷，請(qǐng)比較電荷電勢(shì)能的變化。比較電荷電勢(shì)能的變化。MEABL3.3.點(diǎn)電荷的電量為點(diǎn)電荷的電量為2q2q、 3q3q、4.4.分析分析E EPAPA/q/q一定嗎？一定嗎？E EPAPA / / q q =ELCOS=ELCOS5.5.點(diǎn)電荷的電量為點(diǎn)電荷的電量為-q-q、-2q-2q、 -3q-3q、 則則A A點(diǎn)的電勢(shì)能為多少點(diǎn)的電勢(shì)能為多少? ? 則則A A點(diǎn)的電勢(shì)能為多少點(diǎn)的電勢(shì)能為多少? ?電勢(shì)能與電量的比值為多少電勢(shì)能與電量的比值為多少? ?+q qF知識(shí)探究知識(shí)探究電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能電荷在電場(chǎng)中某

9、一點(diǎn)的電勢(shì)能E EP P與與它它的電荷量的電荷量q q的比值。的比值。qEP1 V = 1 J/C1 V = 1 J/C1. 1. 定義定義: :2. 2. 公式公式: :3. 3. 單位單位: : 伏特伏特(V) (V) ( (計(jì)算時(shí)要代入正負(fù)號(hào)計(jì)算時(shí)要代入正負(fù)號(hào)) )三、電勢(shì)與電勢(shì)差三、電勢(shì)與電勢(shì)差4. 4. 電勢(shì)差：電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的差值。電勢(shì)差：電場(chǎng)中兩點(diǎn)電勢(shì)的差值。U UABABA AB B=-U=-UBABAUABWABq5電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)別和聯(lián)系電勢(shì)和電場(chǎng)強(qiáng)度的區(qū)別和聯(lián)系電勢(shì)電勢(shì)電場(chǎng)強(qiáng)度電場(chǎng)強(qiáng)度E物理意義物理意義描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)描述電場(chǎng)的力的性質(zhì)描述電場(chǎng)的力的

10、性質(zhì)大小大小(1)電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)等于該點(diǎn)跟電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)等于該點(diǎn)跟選定的標(biāo)準(zhǔn)位置選定的標(biāo)準(zhǔn)位置(零電勢(shì)點(diǎn)零電勢(shì)點(diǎn))間的電間的電勢(shì)差勢(shì)差(2)Ep/q，在數(shù)值上等于單位正在數(shù)值上等于單位正電荷在電場(chǎng)中該點(diǎn)具有的電勢(shì)能電荷在電場(chǎng)中該點(diǎn)具有的電勢(shì)能(1)電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于放在該電場(chǎng)中某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于放在該點(diǎn)的點(diǎn)電荷所受到的電場(chǎng)力點(diǎn)的點(diǎn)電荷所受到的電場(chǎng)力F跟跟點(diǎn)電荷電荷量點(diǎn)電荷電荷量q的比值的比值(2)EF/q，E在數(shù)值上等于單位在數(shù)值上等于單位正電荷在該點(diǎn)所受到的靜電力正電荷在該點(diǎn)所受到的靜電力特別提醒：特別提醒：當(dāng)涉及當(dāng)涉及、Ep、q三者關(guān)系的問(wèn)題時(shí)，一三者關(guān)系的問(wèn)題時(shí)，一定要考慮三者的正負(fù)號(hào)

11、問(wèn)題定要考慮三者的正負(fù)號(hào)問(wèn)題。矢標(biāo)性矢標(biāo)性標(biāo)量標(biāo)量矢量矢量單位單位V/mN/C聯(lián)系聯(lián)系(1)電勢(shì)沿著電場(chǎng)強(qiáng)度的方向降低電勢(shì)沿著電場(chǎng)強(qiáng)度的方向降低(2)大小之間不存在任何關(guān)系，電勢(shì)為零的點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)不一定為大小之間不存在任何關(guān)系，電勢(shì)為零的點(diǎn)，場(chǎng)強(qiáng)不一定為零；電勢(shì)高的地方，場(chǎng)強(qiáng)不一定大；場(chǎng)強(qiáng)為零的地方，電勢(shì)零；電勢(shì)高的地方，場(chǎng)強(qiáng)不一定大；場(chǎng)強(qiáng)為零的地方，電勢(shì)不一定為零；場(chǎng)強(qiáng)大的地方，電勢(shì)不一定高不一定為零；場(chǎng)強(qiáng)大的地方，電勢(shì)不一定高6.電勢(shì)和電勢(shì)能的區(qū)別和聯(lián)系電勢(shì)和電勢(shì)能的區(qū)別和聯(lián)系電勢(shì)電勢(shì)電勢(shì)能電勢(shì)能Ep物理物理意義意義反映電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理反映電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量量電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)所具有電荷

12、在電場(chǎng)中某點(diǎn)所具有的電勢(shì)能的電勢(shì)能相關(guān)相關(guān)因素因素電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)的大的大小，只跟電場(chǎng)本身有關(guān)，跟小，只跟電場(chǎng)本身有關(guān)，跟點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷q無(wú)關(guān)無(wú)關(guān)電勢(shì)能大小是由點(diǎn)電荷電勢(shì)能大小是由點(diǎn)電荷q和和該點(diǎn)電勢(shì)該點(diǎn)電勢(shì)共同決定的共同決定的大小大小電勢(shì)沿電場(chǎng)線逐漸下降，取電勢(shì)沿電場(chǎng)線逐漸下降，取定零電勢(shì)點(diǎn)后，某點(diǎn)的電勢(shì)定零電勢(shì)點(diǎn)后，某點(diǎn)的電勢(shì)高于零者，為正值；某點(diǎn)的高于零者，為正值；某點(diǎn)的電勢(shì)低于零者，為負(fù)值電勢(shì)低于零者，為負(fù)值正點(diǎn)電荷正點(diǎn)電荷(q)電勢(shì)能的正電勢(shì)能的正負(fù)跟電勢(shì)的正負(fù)相同；負(fù)負(fù)跟電勢(shì)的正負(fù)相同；負(fù)點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷(q)電勢(shì)能的正負(fù)電勢(shì)能的正負(fù)跟電勢(shì)的正負(fù)相反跟電勢(shì)的正負(fù)相反7

13、.電勢(shì)與電勢(shì)差的區(qū)別和聯(lián)系電勢(shì)與電勢(shì)差的區(qū)別和聯(lián)系電勢(shì)電勢(shì)電勢(shì)差電勢(shì)差U聯(lián)聯(lián)系系數(shù)值關(guān)系數(shù)值關(guān)系UABAB，當(dāng)，當(dāng)B0時(shí)，時(shí)，UABA單位單位相同，均是伏特相同，均是伏特(V)，常用還有，常用還有kV，mV等等標(biāo)矢性標(biāo)矢性都是標(biāo)量，但均具有正負(fù)都是標(biāo)量，但均具有正負(fù)物理意義物理意義均是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量均是描述電場(chǎng)能的性質(zhì)的物理量7.電勢(shì)與電勢(shì)差的區(qū)別和聯(lián)系電勢(shì)與電勢(shì)差的區(qū)別和聯(lián)系例例2. 試探電荷試探電荷q1放在電場(chǎng)中的放在電場(chǎng)中的A點(diǎn)點(diǎn),電勢(shì)能為電勢(shì)能為EP(規(guī)定無(wú)規(guī)定無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零限遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零),A點(diǎn)的電勢(shì)為點(diǎn)的電勢(shì)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

14、q2放在電場(chǎng)中的放在電場(chǎng)中的A點(diǎn)點(diǎn),A點(diǎn)的電勢(shì)點(diǎn)的電勢(shì)為為_ (仍規(guī)定無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零仍規(guī)定無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零)。1qEp1qEp若現(xiàn)在不取無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零若現(xiàn)在不取無(wú)限遠(yuǎn)處電勢(shì)能為零,A點(diǎn)點(diǎn)的電勢(shì)還是的電勢(shì)還是 嗎嗎?1qEp說(shuō)明：電場(chǎng)中的電勢(shì)由電場(chǎng)自身和零電勢(shì)的說(shuō)明：電場(chǎng)中的電勢(shì)由電場(chǎng)自身和零電勢(shì)的選取決定！與放入該點(diǎn)的電荷無(wú)關(guān)！選取決定！與放入該點(diǎn)的電荷無(wú)關(guān)！例例3.3.將一電量為將一電量為q=+2q=+21010-6-6c c的點(diǎn)電荷從電場(chǎng)外的點(diǎn)電荷從電場(chǎng)外一點(diǎn)一點(diǎn)P(P(零電勢(shì)點(diǎn)零電勢(shì)點(diǎn)) )移至電場(chǎng)中某點(diǎn)移至電場(chǎng)中某點(diǎn)A, A, 電場(chǎng)力做功電場(chǎng)力做功4 41010-5-5J,J

15、,求求A A點(diǎn)的電勢(shì)。點(diǎn)的電勢(shì)。解解: 場(chǎng)外一點(diǎn)場(chǎng)外一點(diǎn)P的電勢(shì)為的電勢(shì)為:0pJWEPAPA5104VVqEAPA2010210465從從P A,電場(chǎng)力做的功電場(chǎng)力做的功 提示提示: :計(jì)算計(jì)算電勢(shì)首先要規(guī)定電勢(shì)首先要規(guī)定零電勢(shì)處零電勢(shì)處,且電且電勢(shì)可以為負(fù)。勢(shì)可以為負(fù)。例例4.將帶電荷量為將帶電荷量為6106C的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的的負(fù)電荷從電場(chǎng)中的A點(diǎn)點(diǎn)移到移到B點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了點(diǎn)，克服電場(chǎng)力做了3105 J的功，再?gòu)牡墓Γ購(gòu)腂移移到到C，電場(chǎng)力做了，電場(chǎng)力做了1.2105 J的功，則的功，則(1)電荷從電荷從A移到移到B，再?gòu)模購(gòu)腂移到移到C的過(guò)程中電勢(shì)能共改的過(guò)程中電勢(shì)能共改變了多

16、少？變了多少？(2)如果規(guī)定如果規(guī)定A點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在點(diǎn)的電勢(shì)能為零，則該電荷在B點(diǎn)和點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？點(diǎn)的電勢(shì)能分別為多少？B點(diǎn)和點(diǎn)和C點(diǎn)的電勢(shì)分別為多點(diǎn)的電勢(shì)分別為多少？少？1. 電勢(shì)具有電勢(shì)具有相對(duì)性相對(duì)性,確定電勢(shì)確定電勢(shì),應(yīng)先規(guī)定電場(chǎng)中應(yīng)先規(guī)定電場(chǎng)中某處的電勢(shì)為零某處的電勢(shì)為零。( (通常規(guī)定離場(chǎng)源電荷通常規(guī)定離場(chǎng)源電荷無(wú)限無(wú)限遠(yuǎn)處遠(yuǎn)處或或大地大地的電勢(shì)為零。的電勢(shì)為零。) )2. 電勢(shì)是電勢(shì)是標(biāo)量標(biāo)量,有正負(fù)有正負(fù),數(shù)值取決于數(shù)值取決于零電勢(shì)零電勢(shì)的的選取選取。( (負(fù)電勢(shì)表示該處的負(fù)電勢(shì)表示該處的電勢(shì)電勢(shì)比比零電勢(shì)零電勢(shì)處處電勢(shì)電勢(shì)低低。) )3.電場(chǎng)線指向電

17、勢(shì)降低的方向！電場(chǎng)線指向電勢(shì)降低的方向！ 沿著電場(chǎng)線方向沿著電場(chǎng)線方向,電勢(shì)將怎樣變化電勢(shì)將怎樣變化? MEAB+q q+q qFABCDE例例5.5.把把q q1 1=4=41010-9-9c c的試探電荷放在電場(chǎng)中的的試探電荷放在電場(chǎng)中的A A點(diǎn)點(diǎn), ,具有具有6 61010-8-8J J的電勢(shì)能的電勢(shì)能, ,求求A A點(diǎn)的電勢(shì)。點(diǎn)的電勢(shì)。若把若把q q2 2=2=21010-10-10c c的試探電荷放在電場(chǎng)中的的試探電荷放在電場(chǎng)中的A A點(diǎn)點(diǎn), ,電荷所具有的電勢(shì)能是多少電荷所具有的電勢(shì)能是多少? ? 若把若把q q3 3=-2=-21010-12-12c c的試探電荷放在電場(chǎng)中的的試

18、探電荷放在電場(chǎng)中的A A點(diǎn)點(diǎn), ,電荷所具有的電勢(shì)能又是多少電荷所具有的電勢(shì)能又是多少? ? )VqEPAA答案：答案：E EPA1PA1=2=21010-10-1015=315=31010-9-9( (J)J)E EPA2PA2=-2=-21010-12-1215=-315=-31010-11-11(J)(J)電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的曲面叫做等勢(shì)面。電場(chǎng)中電勢(shì)相等的點(diǎn)構(gòu)成的曲面叫做等勢(shì)面。1.沿著等勢(shì)面移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力所作的功為零。沿著等勢(shì)面移動(dòng)電荷時(shí)，電場(chǎng)力所作的功為零。2.在任何靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線與等勢(shì)面是互相垂直的。在任何靜電場(chǎng)中電場(chǎng)線與等勢(shì)面是互相垂直的。3.

19、等勢(shì)面越密等勢(shì)面越密(即間距越小即間距越小)的區(qū)域，場(chǎng)強(qiáng)越大。的區(qū)域，場(chǎng)強(qiáng)越大。 四、等勢(shì)面四、等勢(shì)面為了使等勢(shì)面能夠反映電為了使等勢(shì)面能夠反映電場(chǎng)的強(qiáng)弱，通常使相鄰等勢(shì)面之間場(chǎng)的強(qiáng)弱，通常使相鄰等勢(shì)面之間的電勢(shì)差相等的電勢(shì)差相等(這樣的等勢(shì)面叫做等這樣的等勢(shì)面叫做等差等勢(shì)面差等勢(shì)面)。幾幾種種常常見(jiàn)見(jiàn)的的等等勢(shì)勢(shì)面面等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線等量異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線和等勢(shì)面和等勢(shì)面等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線等量同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線和等勢(shì)面和等勢(shì)面正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線和等勢(shì)面正點(diǎn)電荷的電場(chǎng)線和等勢(shì)面孤立帶電體的電場(chǎng)線孤立帶電體的電場(chǎng)線和等勢(shì)面和等勢(shì)面WWABAB= =- -E EP P=E=EPAPA- -E EPBPB與與初、末兩點(diǎn)在初、末兩點(diǎn)在電場(chǎng)線上的距離電場(chǎng)線上的距離有關(guān)。有關(guān)。課堂