高中物理 第1章第4节电势能和电势课件 新人教选修3-1
54页1、我们知道重力做正功,物体的重力势能减小,其高度降低(如图甲);当重力做负功,物体的重力势能增大,其高度升高(如图乙)那么当电场力做正功(或负功)时(如图丙),其电势能与电势又是怎样变化的呢?,1如图所示,电荷沿直线AB、折线ACB、曲线AB从A移到B静电力做功相同,即静电力做功与电荷的 和有关,但与无关,起始位置,终止位置,经过的路径,2地球上的物体受到重力的作用,具有重力势能与此类似,电荷在电场中受到电场力的作用,也具有 ,这种势能叫做 3电势能跟电量的比值,对于电场中的某一点来说,是一个这个常量的大小跟电荷,反映了 的一种性质,叫做电场的 4在地图上常用 表示地形的高低,与此相似,在电场中常用 表示电势的高低电场中 的各点构成的面,叫做,势能,电势能,常量,无关,电场,电势,等势面,电势相同,等势面,等高线,5如果取无穷远处为零电势点,在正的点电荷形成的电场中各点的电势均为 值,在负的点电荷形成的电场中各点的电势均为 值,正,负,在电场中移动电荷时,电场力做的功与路径无关,只与始末位置有关 在匀强电场中,电场力做的功为WqEd,其中d为沿电场线方向的位移,特别提醒: (1)教材中是
2、以匀强电场为例进行推导说明的,但这一结论不仅适用于匀强电场,而且适用于任何电场 (2)只要初、末位置A、B确定了,移动电荷q电场力做的功WAB就是确定值,这一点与重力做功的情况相似,(1)电荷在电场中,由于电场与电荷间相互作用,由位置决定的能量叫做电势能 (2)和重力势能一样,电势能具有相对性通常取无穷远处或大地为电势能的零点 (3)和重力势能一样,电势能的变化量具有绝对性,在实际应用和运算中常用电势能的变化量,(4)在重力场中,重力做正功,重力势能就减少,克服重力做功,重力势能就增加同样,在电场中,电场力对电荷做正功,电荷的电势能就减少,克服电场力做功,电荷的电势能就增加即W电EP 上式中,W电表示电场力做的功,EP表示电荷的电势能变化量 特别提醒: 电势能由电场和电荷共同决定,属于电场和电荷系统所共有的,我们常习惯说成“电场中的电荷所具有的” 电势能是标量,有正、负,无方向电势能的正、负仅表示大小,正值表示高于零电势能,负值表示低于零电势能,结合下图讨论静电力做功与电势能变化的关系是怎样的? 答案:(1)从A到B静电力对电荷做正功,其电势能减小(2)从B到A电荷克服静电力做功其电势
3、能增加,(1)电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值,叫做这一点的电势 (2)公式: (3)在国际单位制中,电势的单位是伏特,符号为V (4)电势是描述电场能的性质的物理量,它在数值上等于单位正电荷由该点移动到参考点(零势点)时电场力所做的功电势是一个标量,由电场本身性质决定,与参考点选取有关,与放入的试探电荷无关,(5)判断电势高低的办法有:在电场中沿着电场线的方向,电势逐渐降低;在电场力作用下,静止的正电荷从高电势移向低电势,特别提醒: 电势的相对性电势是相对的,根据公式,只有先确定了某点的电势为零以后,才能确定电场中其他点的电势电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关在理论确定中,对不是无限大的带电体产生的电场,选择无限远处为零电势;在实际处理问题中,又常取大地为零电势 电势的固有性电势是表示电场能量属性的一个物理量,电场中某点处的大小是由电场本身的条件决定的,与在该点处是否放着电荷、电荷的电性、电荷量均无关,这和许多用比值定义的物理量相同,如前面学过的电场强度EF/q.,电势是标量电势是只有大小、没有方向的物理量,在规定了零电势后,电场中各点的电势可以是正值,也可以是负值正
4、值表示该点电势高于零电势;负值表示该点电势低于零电势显然,电势的符号只表示大小,不表示方向当规定无限远处为零电势后,正电荷产生的电场中各点的电势为正值,负电荷产生的电场中各点的电势为负值且越靠近正电荷的地方电势越高,越靠近负电荷的地方电势越低,你能说出等量异种点电荷和等量同种点电荷的连线及其中垂线上电势变化的规律吗? 答案:由上节电场强度的分析可知 (1)等量异种点电荷的连线上,从正电荷到负电荷电势越来越低;中垂线是一等势线,若沿中垂线移动电荷至无穷远静电力不做功,因此若取无穷远处电势为零,则中垂线上各点的电势也为零 (2)等量正点电荷连线的中点场强最小,中垂线上该点的电势最高,从中点沿中垂线向两侧,电势越来越低连线上和中垂线上关于中点对称的点电势对应相等.,(1)在电场中,电势相等的点组成的面叫做等势面 (2)等势面上各点电势相等,在等势面上移动电荷电场力不做功 (3)等势面一定跟电场线垂直,而且电场线总是由电势较高的等势面指向电势较低的等势面 (4)规定:画等势面时,相邻两等势面间电势差相等,这样,在等势面密处电场强度较大,在等势面疏处,电场强度较小,(5)几种典型电场的等势面,点
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