物理電勢能和電勢

物理電勢能和電勢第1頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六

一個試探電荷在電場中某點由靜止釋放,將如何運動?E

在電場力作用下電荷做加速運動,一段時間后獲得一定的速度,試探電荷的動能增加.+F什么能轉換為動能的呢?第2頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六四種功能關系：重力做功引起重力勢能變化彈力做功引起彈性勢能變化合外力做功引起動能變化除了重力以外的其他力（非重力）做功引起機械能變化功是能量轉化的量度！第3頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六一、靜電力做功的特點正電荷q在電場強度為E的勻強電場中由A運動到M電場力做功嗎？做了多少功？E+qq受力嗎？方向、大小AMW=qE·｜AM｜F第4頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六求試探電荷＋q沿直線AB移動到B時電場力做的功：E+qABMF第5頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六E+qABM第6頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六一、靜電力做功的特點BMAFqW甲=F·|AB|cosθ=qE·|AM|把正電荷沿不同路徑從A點移到B電場力做功？+甲乙丙沿甲路徑電場力做功:沿乙路徑電場力做功:沿丙路徑電場力做功:W乙=qE·|AM|W丙=qE·|AM|沿任意路徑電場力做功:W任意=qE·|AM|第7頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六

在勻強電場中移動電荷時，靜電力做的功與電荷經過的路徑無關,只與電荷的起始位置和終止位置有關。對于非勻強電場也適用第8頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六重力做功與路徑無關,由初末位置的高度差來決定.重力做功的過程是重力勢能轉化動能的過程.那么電場力做功的過程是什么能轉化為電荷的動能呢？做功的過程是一個能量轉化的過程重力勢能：物體在重力場中由于被舉高具有的能量第9頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六二、電勢能電場力做功與電勢能有什么關系？（聯(lián)系重力做功與重力勢能的關系）電荷在電場中具有的與電荷位置有關的能，叫電勢能。物體由于被舉高具有重力勢能。1、電荷在電場中具有電勢能。重力對物體做正功，物體的重力勢能減小

2、電場力對電荷做正功，電荷的電勢能減小重力對物體做負功，物體的重力勢能增大

3、電場力對電荷做負功，電荷的電勢能增大第10頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六重力做多少功，物體重力勢能就變化多少。4、電場力做多少功，電荷電勢能就變化多少。第11頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六

例1.如圖,在場強E=103N/C的勻強電場中,點電荷q=+1c從A移動到B,AB相距L=1m,電場力做功為多少?電勢能如何變化?電勢能減少EqFAB+電荷在B點具有的電勢能多大？第12頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六物體在B點具有的重力勢能多大？mgAB設A點的重力勢能WAB=EPA－EPB=103J重力勢能為負表示的物理意義是什么？設物體在重力作用下從Ａ運動到B重力做功第13頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六

例1.如圖,在場強E=103N/C的勻強電場中,點電荷q=+1c從A移動到B,AB相距L=1m,電場力做功為多少?電勢能如何變化?電荷在B點具有的電勢能多大？EqFAB+WAB=EPA－EPB=103J電勢能減少設A點的電勢能第14頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六

通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為零，或把電荷在大地表面上電勢能規(guī)定為零。

電荷在某點的電勢能，等于靜電力把它從該處移動到零勢能位置所做的功WAB=EPA－EP0EPA=WABWAB=EPA－EPB設B點為零勢能點EqFAB+第15頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六

電勢能為負表示電荷在該處的電勢能比零還要小.7、電勢能是電荷和電場所共有的，具有系統(tǒng)性5、電勢能是相對的，與零電勢能面有關6、電勢能是標量第16頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六重力勢能和電勢能類比

重力場中，重力：地球和物體之間存在的吸引力電場中，電場力：電荷之間的作用力有重力就有重力勢能Ep=mgh有電場力就有相應的能，叫電勢能EPEp由物體和地面間的相對位置決定EP由電荷間的相對位置決定電場力做正功，電勢能就減少電場力做負功，電勢能就增加電場力作功，電勢能改變重力做功，重力勢能改變重力做正功，重力勢能就減少重力做負功，重力勢能就增加W重=EP1-EP2W電=EPA-EPB第17頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六盡管重力做功與電場力做功很相似，但還是存在很大差異正電荷順電場線移動，電場力做正功，電勢能減少負電荷順電場線移動，電場力做負功，電勢能增加正電荷逆電場線移動，電場力做負功，電勢能增加負電荷逆電場線移動，電場力做正功，電勢能減少—存在兩種電荷在同一電場中，同樣從A點到B點，移動正電荷與移動負電荷，電荷的電勢能的變化是相反的第18頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六例2.右圖中MN為電場中某一條電場線方向向右，在線取兩點a、b今將一電荷-q從a移到b則（）

A.電場力做正功，-q的電勢能增加；

B.電場力做負功，-q的電勢能增加；

C.電場力做正功，-q的電勢能減少；

D.電場力做負功，-q的電勢能減少。

B第19頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六ABB→AB例3：A和B為電場中某條電場線上的點，如圖：將正電荷從A點移到B點需克服電場力做功，則⑴電場方向由A→B還是B→A？⑵該電荷在哪點時電勢能大？第20頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六電勢能小結1.電場力能夠對放入其中的電荷做功.所以電荷位于電場中具有能.這種能為電勢能3.電勢能具有相對性5.電場力做正功,電勢能減少電場力做負功,電勢能增大4.電勢能是標量,但有正負2.電勢能由電荷和電荷在電場中的相對位置決定第21頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六a和b為電場中的兩點,如果把q=-2X10-8C的負電荷從a點移動到b點,電場力對該電荷做了4X10-7J的正功,則該電荷的電勢能()A.增加了4X10-7JB.增加了2X10-7JC.減少了4X10-7JD.減少了8X10-7JC第22頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六如圖所示，ＭＮ是負點電荷產生的電場中的一條電場線。一個帶正電的粒子（不計重力）從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示，則該帶電粒子在a點的加速度一定

在b點的加速度。帶電粒子在a點的電勢能一定

在b點的電勢能。（填“大于”、“小于”式“等于”）。ENＭba小于大于F-第23頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六如圖所示,在等量正點電荷形成的電場中,它們連線的中垂面ab上,有一電子,從靜止開始由a運動到b的過程中(a、b相對O對稱),下列說法正確的是()A.電子的電勢能始終增多B.電子的電勢能始終減少C.電子的電勢能先減少后增加D.電子的電勢能先增加后減少COab++-第24頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六如圖所示，點電荷的靜電場中電場線用實線表示，但其方向未標明，虛線是某一帶電粒子通過該電場區(qū)域時的運動軌跡。a、b是軌跡上的兩點。若帶電粒子在運動中只受到電場力作用，根據此圖可作出正確判斷的是()A.帶電粒子所帶電荷的性質B.帶電粒子在a、b兩點的受力方向C.帶電粒子在a、b兩點的速度何處較大D.帶電粒子在a、b兩點的電勢能何處較大EabBCD第25頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六如圖所示，ＭＮ是負點電荷產生的電場中的一條電場線。一個帶正電的粒子（不計重力）從a到b穿越這條電場線的軌跡如圖中虛線所示，則該帶電粒子在a點的加速度一定

在b點的加速度。帶電粒子在a點的電勢能一定

在b點的電勢能。（填“大于”、“小于”式“等于”）。ENＭba小于大于F-第26頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六一帶電油滴在勻強電場E中的運動軌跡如圖虛線所示,電場方向豎直向下.若不計空氣阻力,則此帶電油滴從a運動到b的過程中,能量變化情況為()A.動能減小B.電勢能增加C.動能和電勢能之和減少D.重力勢能和電勢能之和增加EabC第27頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六a和b為電場中的兩點,如果把q=-2X10-8C的負電荷從a點移動到b點,電場力對該電荷做了4X10-7J的正功,則該電荷的電勢能()A.增加了4X10-7JB.增加了2X10-7JC.減少了4X10-7JD.減少了8X10-7JC第28頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六1、將帶電量為6×10-6C的負電荷從電場中的A點移到B點，克服電場力做了3×10-5J的功，再從B移到C，電場力做了1.2×10-5J的功，則（1）電荷從A移到B，再從B移到C的過程中電勢能共改變了多少？（2）如果規(guī)定A點的電勢能為零，則該電荷在B點和C點的電勢能分別為多少？（3）如果規(guī)定B點的電勢能為零，則該電荷在A點和C點的電勢能分別為多少？增加了1.8×10-5J.EPC=1.8×10-5J

EPC=-1.2×10-5JEPB=3×10-5J

EPA=-3×10-5J

第29頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六電場中在某一點的電勢能EP與它的電荷量q的比值大小是由電場本身的性質決定的，與放不放電荷及放什么電荷無關。反映電場能的性質三、電勢第30頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六電荷電場中在某一點的電勢能與它的電荷量的比值1V=1J/C1.定義:2.公式:3.單位:伏特(V)

(計算時要代入正負號)第31頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六對電勢概念的理解（１）電勢是表征電場中某點能的性質的物理量，僅與電場中某點性質有關，與電場力做功的值及試探電荷的電荷量、電性無關。（2）電勢的具體值只有在選定了零電勢點后才有意義，故電勢是相對的。電勢零點的選取是任意的，但以方便為原則，如果沒有特別規(guī)定，一般選無窮遠或大地的電勢為零（3）電勢是標量，在規(guī)定了零電勢后，電場中各點的電勢可以是正值，也可以是負值。正值表示該點電勢比零高，負值表示該點電勢比零低。第32頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六有關電場中某點的電勢，下列說法中正確的是（）A、由放在該點的電荷所具有的電勢能的多少決定B、由放在該點的電荷的電量多少來決定C、與放在該點的電荷的正負有關D、是電場本身的屬性，與放入該點的電荷情況無關D第33頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六把的試探電荷放在電場中的A點,具有的電勢能,求A點的電勢（1）若把的試探電荷放在電場中的A點,電荷所具有的電勢能是多少?（2）若把的試探電荷放在電場中的A點,電荷所具有的電勢能又是多少?

15V(1)3×10-9J(2)-3×10-11J第34頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六將一電量為的點電荷從電場外一點P移至電場中某點A,電場力做功,求A點的電勢.解:

設場外一點P的電勢為從PA,電場力做的功

PAEW-=第35頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六思考：若以無窮遠處電勢為零負點電荷周圍各處的電勢的特點正點電荷周圍各處的電勢的特點都為正，越靠近正電荷電勢越高。都為負，越靠近負電荷電勢越低。第36頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六如圖所示，a、b為某電場線上的兩點，那么以下的結論正確的是（）A．把正電荷從a移到b，電場力做正功，電荷的電勢能減少，電勢升高。B．把正電荷從a移到b，電場力做負功，電荷的電勢能增加，電勢降低。C．把負電荷從a移到b，電場力做正功，電荷的電勢能減少，電勢升高。D．把負電荷從a移到b，電場力做負功，電荷的電勢能增加，電勢降低。Dab第37頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六電場中兩點電勢高低的判斷方法（1）根據電場力做功來判斷（3）根據電場線方向來判斷（2）根據電荷電勢能的變化來判斷1.在兩點間移動正電荷，電場力做正功電勢降；做負功電勢升2.在兩點間移動負電荷，電場力做正功電勢升；做負功電勢降電場線的方向就是電勢降低最快的方向1.在兩點間移動正電荷，電勢能增加電勢升；電勢能減小電勢降2.在兩點間移動負電荷，電勢能增加電勢降；電勢能減小電勢升電勢與場強沒有直接關系第38頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六如圖所示，實線為一電場的電場線，A、B、C為電場中的三個點，那么以下的結論正確的是（）A．B．C．D．BABC第39頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六(1)定義電場中電勢相同的各點構成的面叫做等勢面(2)等勢面是為了形象描述電場中各點電勢而人為畫出的曲面四、等勢面(3)等勢面的特點1.沿著同一等勢面移動電荷時靜電力不做功2.兩個電勢不同的等勢面不能相交3.電場線總是由電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面4.等勢面一定與電場線垂直，即跟場強方向垂直5.等差等勢面分布越密,場強越大;分布越疏,場強越小

第40頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六點電荷的電場的等勢線第41頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六點電荷的電場的等勢線第42頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六等量異種電荷電場的等勢面第43頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六等量同種電荷電場的等勢面第44頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六勻強電場的等勢面第45頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六帶電導體周圍的電場和等勢面第46頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六關于等勢面正確的說法是（

）A．電荷在等勢面上移動時不受電場力作用，所以不做功

B．等勢面上各點的場強大小相等

C．等勢面一定跟電場線垂直

D．兩等勢面不能相交CD第47頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六一個點電荷，從靜電場中的a點移至b點，其電勢能的變化為零，則（）

A．a、b兩點的場強一定相等

B．該電荷一定沿等勢面移動

C．作用于該點電荷的電場力與其移動方向總是垂直的D．a、b兩點的電勢相等D第48頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六如圖所示,虛線a、b、c表示靜電場中三個等勢面,它們的電勢分別是且,一帶正電的粒子射入電場中,其運動軌跡如圖中KLMN所示.由圖可知()A.粒子從K到L的過程中,電場力做負功B.粒子從L到M的過程中,電場力做負功C.粒子從K到L的過程中,電勢能增加D.粒子從L到M的過程中,動能減少abcKLMNAC第49頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六一負電荷僅受電場力的作用,從電場中的A點運動到B點,在此過程中該電荷做初速度為零的勻加速直線運動,則A、B兩點電場強度EA、EB及電荷在AB兩點的電勢能EPA、EPB之間的關系為()A.EA=EBB.EA<EBC.EPA=EPBD.EPA>EPBAD第50頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六如圖所示,三條平行等距直虛線表示電場中三個等勢面,電勢值分別為10V、20V、30V,實線是一帶負電的粒子(不計重力)在該區(qū)域內的運動軌跡,對于軌跡上的a、b、c三點來說()A.粒子必先過a，再到b，然后到cB.粒子在三點受到的合力Fa=Fb=FcC.粒子在三點動能大小為Eka<Fkb<FkcD.粒子在三點的電勢能大小為Epa>Epb>EpcBabc30V20V10V第51頁，共57頁，2023年，2月20日，星期六在靜電場中，把一個電荷量q=2.0X10-5C的負電荷由M點移到N點，電場力做6.0X10-4J，由N點移到P點，電場力做負功1.0X10-3J，則M、N、P三點電勢高低關系是

.NMP若以N點為零電勢點，則M、N、P三點電勢為

.若以M點為零電勢點，則M、N、P三點電勢為