电势能和电势课件.ppt

点点电荷荷q在在电场中由静止中由静止释放放,将如何运将如何运动?EF+qAB1电势能和电势 4 4 4 4、电势能和电势、电势能和电势、电势能和电势、电势能和电势 2电势能和电势一、静一、静电力做功有什么特点力做功有什么特点?￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿￿让试探探电荷荷q q在在电场强度度为E E的匀的匀强电场中沿几中沿几条不同路径从条不同路径从A A点运点运动到到B B点，我点，我们来来计算算这几种情况下几种情况下静静电力力对电荷所做的功荷所做的功￿ ￿3电势能和电势MEW = F··|AB| cosθθ= q￿E·|AM|·|AM|1.将将电荷荷q q从从A A沿直沿直线移至移至B B:ABө+q q+q qF4电势能和电势MөEAB2.2.将将电荷荷q q从从A A沿折沿折线移至移至B:B:对对AM:W1 = q E ··|AM|对对MB:W2 = 0对全程对全程: :W = W1 + W2= q E··|AM|+q qF+q qF5电势能和电势3.3.将将电荷荷q q从从A A沿曲沿曲线移至移至B B:MөEAB+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 +……=?X1x26电势能和电势4.4.将将电荷荷q q从从A A沿其它曲沿其它曲线移至移至B B，，静静电力做功力做功？？EB+MAFөq q+WAB=qE·|AM|7电势能和电势5.5. 静静电力做功有什么特点？力做功有什么特点？￿￿￿￿￿￿￿￿在在匀匀强电场中移中移动电荷荷时,静静电力做的功力做的功与与电荷荷经过的的路径无关路径无关,与与电荷的荷的起始起始位置和位置和终止止位置有关位置有关6.￿ ￿这个个结论适合于其它适合于其它电场吗？？8电势能和电势h回回顾重力做功的特点是什么重力做功的特点是什么?ABCmg mg mg 1.在在这三种情况下三种情况下重力做功关系？重力做功关系？2.WG = m g h3.￿ ￿引引进了重力了重力势能的概念能的概念9电势能和电势重力做功重力做功与重力与重力势能的关系能的关系静静电力做力做功与功与电势能的关系能的关系如何求重如何求重力力势能能如何求如何求电势能能选修修3-1 电势能和能和电势二、二、电势能能WG=Ep1-Ep2WAB=EpA-EpBEp=mghEPA=WAO重力做正功（重力做正功（负功功）重力）重力势能减能减小（小（增加增加），即），即重力做的功等于重力做的功等于重力重力势能的减少能的减少量。

量静静电力做正功力做正功（（负功功））电势能能减小（减小（增加增加），），即静即静电力做的功力做的功等于等于电势能的减能的减少量等于重力把物体从等于重力把物体从该点移点移动到零到零势能能位置位置时做的功做的功等于静等于静电力把它从力把它从该点移点移动到零到零势能能位置位置时做的功做的功HhBOA10电势能和电势X讨论讨论: :下列情况中，正电荷在电场中移动时下列情况中，正电荷在电场中移动时, ,静电力静电力做什么功做什么功? ?电荷的电势能如何变化电荷的电势能如何变化? ?EABAB+若在电场中移动的是负电荷呢若在电场中移动的是负电荷呢? ?FF+E--FFX11电势能和电势 例例1. 如图如图,在场强在场强 的匀强电场中的匀强电场中,点电点电E荷荷q=+1c从从A移动到移动到B,AB相距相距L=1m,静电力做功为静电力做功为多少多少?电势能如何变化电势能如何变化?ABFq+若规定若规定EPB=0,则则EPA=?12电势能和电势电荷在荷在电场中某一点的中某一点的电势能与能与1 V = 1 J/C三、三、电势1.￿ ￿定定义:它的它的电荷量的比荷量的比值2.￿ ￿公式公式:3.￿ ￿单位位: 伏特伏特(V)(V) (计算算时要代入正要代入正负号号)13电势能和电势A 例例2. 试探电荷试探电荷q1放在电场中的放在电场中的A点点,电势能为电势能为E(规定规定无限远处电势能为零无限远处电势能为零),A点的电势为点的电势为________,若把试探若把试探电荷电荷q1换成试探电荷换成试探电荷q2放在电场中的放在电场中的A点点,A点的电势为点的电势为___________ (仍规定无限远处电势能为零仍规定无限远处电势能为零).14电势能和电势 例例3. 将一电量为将一电量为 的点电荷从的点电荷从电场外一点电场外一点P(P点电势为零）点电势为零）移至电场中某移至电场中某点点A, 电场力做电场力做 功功 ,求求A点的电势点的电势.解解: 场外一点场外一点P的电势为的电势为从从P A,电场力做的功电场力做的功 PAEW-= 点评点评: :计算计算电势首先要规定电势首先要规定零电势零电势处处,且电势可以为负且电势可以为负.15电势能和电势沿着电场线方向沿着电场线方向,电势将怎样变化电势将怎样变化? EF+qAB16电势能和电势•1、定义：一般说来，电场中各点的电势不同，但电场中也有许多点的电势相等。

我们把电场中电势相等的点构成的面叫做等势面四、等四、等势面面17电势能和电势（（（（1 1 1 1）点电荷电场的等势面：是以点电荷为球心的一）点电荷电场的等势面：是以点电荷为球心的一）点电荷电场的等势面：是以点电荷为球心的一）点电荷电场的等势面：是以点电荷为球心的一簇球面簇球面簇球面簇球面, , , ,而且越往外相邻两个等差等势面间的距离越而且越往外相邻两个等差等势面间的距离越而且越往外相邻两个等差等势面间的距离越而且越往外相邻两个等差等势面间的距离越大大大大. . . . 2.2.2.2.几种典型的几种典型的几种典型的几种典型的等差等差等势面图等势面图等势面图等势面图18电势能和电势（（2）一对等量异种点电荷一对等量异种点电荷19电势能和电势等量异种点电荷简化图等量异种点电荷简化图等量异种点电荷的连线上，从等量异种点电荷的连线上，从等量异种点电荷的连线上，从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，正电荷到负电荷电势越来越低，正电荷到负电荷电势越来越低，正电荷到负电荷电势越来越低，中垂线是一等势线，若沿中垂中垂线是一等势线，若沿中垂中垂线是一等势线，若沿中垂中垂线是一等势线，若沿中垂线移动电荷至无穷远电场力不线移动电荷至无穷远电场力不线移动电荷至无穷远电场力不线移动电荷至无穷远电场力不做功，因此若取无穷远处电势做功，因此若取无穷远处电势做功，因此若取无穷远处电势做功，因此若取无穷远处电势为零，则中垂线上各点的电势为零，则中垂线上各点的电势为零，则中垂线上各点的电势为零，则中垂线上各点的电势也为零也为零也为零也为零. . . .20电势能和电势（（（（3 3）等量同种电荷）等量同种电荷）等量同种电荷）等量同种电荷等差等势面图。

等差等势面图等差等势面图等差等势面图等量正点电荷连线的等量正点电荷连线的等量正点电荷连线的等量正点电荷连线的中点电势最低，中垂中点电势最低，中垂中点电势最低，中垂中点电势最低，中垂线上该点的电势却为线上该点的电势却为线上该点的电势却为线上该点的电势却为最高，从中点沿中垂最高，从中点沿中垂最高，从中点沿中垂最高，从中点沿中垂线向两侧，电势越来线向两侧，电势越来线向两侧，电势越来线向两侧，电势越来越低，连线上和中垂越低，连线上和中垂越低，连线上和中垂越低，连线上和中垂线上关于中点的对称线上关于中点的对称线上关于中点的对称线上关于中点的对称点等势21电势能和电势(4)(4)匀强电场的等势面匀强电场的等势面EABC22电势能和电势3、等势面的特点•（1）在同一等势面上的任意两点间(不论方式如何，只要起终点在同一等势面上)移动电荷，电场力不做功•因为等势面上各点电势相等，电荷在同一等势面上各点具有相同的电势能，所以在同一等势面上移动电荷电势能不变，即电场力不做功23电势能和电势•（2）等势面一定跟电场线垂直，即跟场强的方向垂直•假如不是这样，场强就有一个沿着等势面的分量，这样在等势面上移动电荷时电场力就要做功。

但这是不可能的，因为在等势面上各点电势相等，沿着等势面移动电荷时电场力是不做功的，所以场强一定跟等势面垂直•（3）沿着电场线方向电势越来越低•可见，电场线不但与等势面垂直，而且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面24电势能和电势•（4）导体处于静电平衡时，整个导体是一个等势体，导体表面是一个等势面后面将学到)•（5）不同的等势面是不会相交的，也不能相切•因为电场线总跟等势面垂直，如果等势面相交，则交线处同一点的电场线方向就有两个，从而场强方向就不唯一，这是不可能的；如果等势面相切，则在相切处等势面“密度”为无穷大，这也是不可能的•（6）等差等势面的疏密表示电场的强弱•等差等势面密的地方场强大，等差等势面疏的地方场强弱25电势能和电势例例1 1．．实线为匀强电场中的电场线，实线为匀强电场中的电场线，虚线为等势面，且相邻等势面间的虚线为等势面，且相邻等势面间的电势差相等．一正电荷在等势面电势差相等．一正电荷在等势面A A处的动能为处的动能为20J20J，运动到等势面，运动到等势面C C处处的动能为零现取的动能为零现取B B等势面为零电等势面为零电势面，则当此电荷的电势能为势面，则当此电荷的电势能为2J2J时时的动能是的动能是_____J_____J．．( (不计重力不计重力) )EABC8 8只有电场力做功的情况下只有电场力做功的情况下, ,带电体的动能和电势能相互转化带电体的动能和电势能相互转化, ,动能和电势能的总和保持不变动能和电势能的总和保持不变. .解析：解析：解析：解析：正电荷从正电荷从正电荷从正电荷从A A A A到到到到B B B B和从和从和从和从B B B B到到到到C C C C运动过程中运动过程中运动过程中运动过程中, , , ,电场力做功电场力做功电场力做功电场力做功相同相同相同相同, , , ,动能变化量相同动能变化量相同动能变化量相同动能变化量相同, , , ,因此正电荷在因此正电荷在因此正电荷在因此正电荷在B B B B点的动能为点的动能为点的动能为点的动能为10J,10J,10J,10J,也即电荷在也即电荷在也即电荷在也即电荷在B B B B时的动能和电势能之和是时的动能和电势能之和是时的动能和电势能之和是时的动能和电势能之和是10J.10J.10J.10J.所以所以所以所以, , , ,当此当此当此当此电荷的电势能为电荷的电势能为电荷的电势能为电荷的电势能为2J2J2J2J时时时时, , , ,其动能为其动能为其动能为其动能为8J.8J.8J.8J.26电势能和电势例例2 2．．Q Q1 1和和Q Q2 2是等量异种点电荷，是等量异种点电荷，M M、、N N是两个是两个点电荷连线的垂直平分线上的两点．将正电荷点电荷连线的垂直平分线上的两点．将正电荷q q从无限远处沿从无限远处沿MNMN线移到电场中，电场力对电线移到电场中，电场力对电荷荷Q Q做的功为做的功为____________．取无限远处的电势为零，．取无限远处的电势为零，那么那么A A点的电势为点的电势为____________值，值，B B点的电势为点的电势为____________值值( (填填““正正”“”“负负””或或““零零””) )．．OMNqABQ1Q2····零零正正负负熟记等量熟记等量同种同种和和异种异种点电荷点电荷连线上连线上和和中垂中垂线上线上电场强度电场强度和和电势电势的变化规律。

的变化规律27电势能和电势例例3 3．．直角三角形的斜边倾角为直角三角形的斜边倾角为30°30°，底边，底边BCBC长长为为2L2L，处在水平位置，斜边，处在水平位置，斜边ACAC是光滑绝缘的，在是光滑绝缘的，在底边中点底边中点O O处放置一正电荷处放置一正电荷Q Q，一个质量为，一个质量为m m，电，电量为量为q q的带负电的质点从斜面顶端的带负电的质点从斜面顶端A A沿斜边滑下，沿斜边滑下，滑到斜边上的垂足滑到斜边上的垂足D D时速度为时速度为V V 求该质点滑到求该质点滑到斜边底端斜边底端C C点时速率点时速率VcVc为多少？为多少？ADBOC解解解解: : : :从从从从D D D D到到到到C,C,C,C,根据动能定理有根据动能定理有根据动能定理有根据动能定理有根据几何关系，根据几何关系，OD=OCOD=OC，，C C和和D D在同一个等势面上在同一个等势面上, ,从从D D到到C,C,电场力不做功电场力不做功. .单个物体单个物体的复杂运动，不涉及时间，的复杂运动，不涉及时间，应首先考虑动能定理应首先考虑动能定理该质点滑到斜边底端该质点滑到斜边底端该质点滑到斜边底端该质点滑到斜边底端C C C C点时速率点时速率点时速率点时速率28电势能和电势。