物理筆記電場(chǎng)能的性質(zhì)

32電場(chǎng)能的性質(zhì)■L-_強(qiáng)L電場(chǎng)的概念(1)9世￡(1)9世￡30年代，法拉第提出一種觀點(diǎn)，認(rèn)為電荷間的作用不EEKI5ST而是通過場(chǎng)來傳遞電場(chǎng)：存在于電荷周圍，傳遞電荷之間相互作用的特殊媒介物質(zhì)?電荷間

的作用總是通過電場(chǎng)進(jìn)行的，雖然看不見摸不著也無(wú)法稱量，但電場(chǎng)是客觀存在?,只要電荷存在它周圍就存在電場(chǎng)-,^^*^^*^jy.Gw靜電場(chǎng)：靜止的電荷周圍存在的電場(chǎng)稱為靜電場(chǎng)(運(yùn)動(dòng)的電荷或變化的磁Gw場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)稱為渦旋電場(chǎng))電場(chǎng)的基本性質(zhì)：對(duì)放入其中的電荷(不管是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的)有力的作用。電場(chǎng)具有能量和動(dòng)量⑸電場(chǎng)力：電場(chǎng)對(duì)于處于其中的電荷的作用力稱為電場(chǎng)力。2.電場(chǎng)強(qiáng)度■電場(chǎng)力的性質(zhì))電場(chǎng)強(qiáng)度：放入電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電荷受到的電場(chǎng)力晾它的電荷■＜的出叫做該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)稱場(chǎng)強(qiáng)。(2)大小:E=F(定義式，適用于一切電場(chǎng)).(3)方向：規(guī)定正電荷受電場(chǎng)力的方向?yàn)樵擖c(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，負(fù)電荷受電場(chǎng)力的^方向與該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相反(4)?位:nc或伽zi-njMhxhme?4tt2^^rJikE±aJz6^ijsaajaig_■■■iTiLimLurr■.仁rrAf?jM-Tm?(5)^物^理^意^義：^K^E^該^處電^場(chǎng)的^強(qiáng)^弱^0^方向，^是^描^述^電^場(chǎng)^力的^性^質(zhì)^9^0^理^K,場(chǎng)強(qiáng)是矢量。-3^三種電場(chǎng)的電場(chǎng):電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式,適用于任何電場(chǎng)；QE=k一：真空中點(diǎn)電荷的電場(chǎng)強(qiáng)度公式，適用于真空中的點(diǎn)電荷；UE=一:勻強(qiáng)電場(chǎng)中電場(chǎng)強(qiáng)度與電勢(shì)差的關(guān)系式，適用于d勻強(qiáng)電場(chǎng)。電場(chǎng)線）電場(chǎng)線：為了直觀形象地描述電場(chǎng)中各點(diǎn)的強(qiáng)弱及方向，在電場(chǎng)中畫出一系列曲線，曲線上各點(diǎn)的切線方向表示該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向，曲線的疏密表示電場(chǎng)的強(qiáng)弱（ 電場(chǎng)線特點(diǎn)：電場(chǎng)線是人們?yōu)榱搜芯侩妶?chǎng)而假想出來的，實(shí)際電場(chǎng)中并不存在。靜電場(chǎng)的電場(chǎng)線總是從正電荷（或無(wú)窮遠(yuǎn)）出發(fā)，到負(fù)電荷（或無(wú)窮遠(yuǎn)）終止不是閉合曲線?（這一點(diǎn)要與渦旋電場(chǎng)的電場(chǎng)線以及磁感線區(qū)別）。電場(chǎng)中的電場(chǎng)線永遠(yuǎn)不會(huì)相交。電場(chǎng)線不是帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)軌跡，也不能確定電荷的速度方向。帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡是由帶電粒子受到的合外力和初速度共同決定只有當(dāng)電場(chǎng)線為［線，初速度為零或初速度方向與電場(chǎng)線平行且僅受電場(chǎng)力作用時(shí)，帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡才與電場(chǎng)線重合電場(chǎng)線的切線方向表示該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的方向，疏密表示該點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)的大小，同一電場(chǎng)中電場(chǎng)線越密的地方場(chǎng)強(qiáng)越大，沒有畫出電場(chǎng)線的地方不一定沒有電場(chǎng)。存在電場(chǎng)線并不只存在于紙面上而是分布于整個(gè)立體空間。存在幾種典型電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布（1）孤立點(diǎn)電荷周圍的電場(chǎng)：育點(diǎn)電荷越近，電場(chǎng)線越密，場(chǎng)強(qiáng)越大；在點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，不存在場(chǎng)強(qiáng)相等的點(diǎn)；者以點(diǎn)電荷為球心作一個(gè)球面，電場(chǎng)線有球面垂直，在此球面上場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等，方向各不相同。（2）等■異種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)（連線和中垂線上的電場(chǎng)特點(diǎn)）兩點(diǎn)電荷連線上的各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向從正電荷指向負(fù)電荷，沿電場(chǎng)方向場(chǎng)強(qiáng)先變小再變大；兩點(diǎn)電荷連線的中垂面（中垂線）上，電場(chǎng)線方向均相同，且與中垂面（中垂線）垂直;在中垂線（中垂面）上，與兩點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)等距離的各點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等;從兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)沿中垂直（中垂線）到無(wú)限遠(yuǎn)，電場(chǎng)強(qiáng)度一直變小。（3）等■同種點(diǎn)電荷的電場(chǎng)（連線和中垂線上的電場(chǎng)特點(diǎn)）③礎(chǔ)電荷連線中點(diǎn)0處場(chǎng)強(qiáng)為0，此處無(wú)場(chǎng)強(qiáng)；礎(chǔ)電荷連線中點(diǎn)。附近的電場(chǎng)線非常稀疏，但場(chǎng)強(qiáng)林為；從兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)。沿中垂面（中垂線）到無(wú)限遠(yuǎn)，電場(chǎng)線先變密后變疏，即場(chǎng)強(qiáng)先變大后變小。勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)方向處處相同，場(chǎng)強(qiáng)大小處處相等的區(qū)域稱為勻強(qiáng)電場(chǎng)，勻強(qiáng)電場(chǎng)中的電場(chǎng)線是等距的平行線，平行正對(duì)的兩金屬板帶等量異種電荷后，在兩極之間除邊緣外就是勻強(qiáng)電場(chǎng)。點(diǎn)電荷與導(dǎo)體平板（）電場(chǎng)與平板表面垂直，平板表面為等勢(shì)虱（2）帶電物體在平板上的運(yùn)動(dòng)，受電質(zhì)力垂直于平板，物體動(dòng)能不變。二電勢(shì)能與電勢(shì)

電勢(shì)能的概念，零勢(shì)能面）由于靜電場(chǎng)力對(duì)點(diǎn)電荷＜所做的功與路徑無(wú)關(guān)，因此，我們可以為點(diǎn)電荷4在在電場(chǎng)中的不同位置引入一個(gè)確定的數(shù)數(shù)值【來反映其在靜電場(chǎng)中所附加的能的屬性，電場(chǎng)中的不同位置引入一個(gè)確定的數(shù)數(shù)值【來反映其在靜電場(chǎng)中所附加的能的屬性，并稱之為電勢(shì)能（類比于重力勢(shì)能）。電勢(shì)能：由電荷和電荷在電場(chǎng)中的相對(duì)位■決定的能■叫電勢(shì)能，記為E^零勢(shì)能面：電勢(shì)能的大小具有相對(duì)性，因此，要確定其具體數(shù)值時(shí)，需要零勢(shì)能面：電勢(shì)能的大小具有相對(duì)性，因此，要確定其具體數(shù)值時(shí)，需要選定一個(gè)零電勢(shì)能S4類比于重力勢(shì)能的零勢(shì)S）^常取無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地為電勢(shì)能和零點(diǎn)。但需要注意的是電勢(shì)能的變化是絕對(duì)的，與零電勢(shì)能位■的選擇電勢(shì)能有正負(fù)，電勢(shì)能為正時(shí)表示電勢(shì)能比參考點(diǎn)的電勢(shì)能大，電勢(shì)能為負(fù)時(shí)表示電勢(shì)能比參考點(diǎn)的電勢(shì)皿電勢(shì)能是屬于電荷和電場(chǎng)所共有，沒有電場(chǎng)的存在，就沒有電勢(shì)能，僅有電場(chǎng)的存在，而沒有電荷時(shí)也沒有電勢(shì)能。數(shù)值電荷在電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)能在數(shù)值上等于把電荷從這點(diǎn)移到電勢(shì)能為零處（電數(shù)值勢(shì)為零處）電場(chǎng)力所做的功。④電勢(shì)能的變化，當(dāng)運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)力方向的夾角為銳角時(shí)，電場(chǎng)力做正功，電勢(shì)能減少，當(dāng)電荷運(yùn)動(dòng)方向與電場(chǎng)力方向夾角為鈍角時(shí)，電場(chǎng)力做負(fù)功，電勢(shì)能增加 "⑤電荷電勢(shì)能的變化僅由電場(chǎng)力對(duì)電荷做功引起，與其他力對(duì)電荷做功無(wú)關(guān)一⑥電勢(shì)能的單位，焦?fàn)朖還有電子伏，符號(hào)為8山定義為在真空中，1個(gè)電子通過1伏電位差的空間所能獲得的能量。1電子伏（1eV）Ex0一^。常用千電子’伏及兆電子伏WJMeV） 電勢(shì)，等勢(shì)S,電勢(shì)差）電蜘：描述電場(chǎng)的能的性質(zhì)的物理量。從能的觀點(diǎn)看，在電場(chǎng)中某位置放一個(gè)檢驗(yàn)電荷,若它具有的電勢(shì)能為E,則定義比值甲=5 為做該位置q的電勢(shì)（類比于E=r）。③電勢(shì)是標(biāo)量，有正負(fù)，無(wú)方向，只表示相對(duì),勢(shì)點(diǎn)比較的結(jié)果?,電勢(shì)點(diǎn)可以自由選取，通常取離電場(chǎng)無(wú)窮遠(yuǎn)處或大地電勢(shì)為零②如果取無(wú)窮遠(yuǎn)電勢(shì)為零，正電荷形成的電場(chǎng)中各點(diǎn)的電勢(shì)均為正值，負(fù)電荷形^成^9^0^場(chǎng)^中^3^點(diǎn)^9^電^3^均^9^負(fù)^Ko③電勢(shì)是電場(chǎng)本身具有的■性，與試探電荷無(wú)關(guān)。沿?電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)越來越低（最快），逆著電場(chǎng)線的方向，電勢(shì)越來越n,電勢(shì)降低的方向不一定就是電場(chǎng)線的方向。,電勢(shì)與場(chǎng)強(qiáng)沒有直接關(guān)系：電勢(shì)高的地方，場(chǎng)強(qiáng)不一定大；場(chǎng)強(qiáng)大的地方，電勢(shì)不一定高o當(dāng)存在幾個(gè)“場(chǎng)源”時(shí)，某處合電場(chǎng)的電勢(shì)等于各“場(chǎng)源”的電場(chǎng)在經(jīng)處的電勢(shì)的代數(shù)和。） 電勢(shì)差：由電場(chǎng)力功的定義，電荷在電場(chǎng)中由一點(diǎn)移到另一點(diǎn)時(shí)，電場(chǎng)力所做的功^跟它的電荷■（的比值，叫做納兩點(diǎn)間的電勢(shì)差o即?）等勢(shì)面：電勢(shì)相等的點(diǎn)組成的面叫等勢(shì)虱實(shí)際中測(cè)量電勢(shì)比測(cè)定場(chǎng)強(qiáng)容易，所以常用等勢(shì)面研究電場(chǎng)，先測(cè)繪出等勢(shì)面的形狀和分布，再依據(jù)電場(chǎng)線與等勢(shì)面處處垂直，繪出電場(chǎng)線分布，就知道了所研究的電場(chǎng)o等勢(shì)面上各點(diǎn)的電勢(shì)相等，在等勢(shì)面上移動(dòng)電荷電場(chǎng)力不做功。等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線垂直，而且電場(chǎng)線總是由電勢(shì)較高的等勢(shì)面指向電勢(shì)較低的等勢(shì)虱等勢(shì)面(線)密處場(chǎng)強(qiáng)較大，等勢(shì)面(線)疏處場(chǎng)強(qiáng)小。平""靜電平衡時(shí)整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是一個(gè)等勢(shì)虱平""q J■一 Wttt電場(chǎng)做功,電勢(shì)差,電勢(shì)■電勢(shì)能的關(guān)系()電場(chǎng)力功與電勢(shì)差的關(guān)系：WU,U=WBAAqo電勢(shì)與電勢(shì)差的關(guān)系：*P^。BA氣電勢(shì)與電勢(shì)能的關(guān)系：睥。 |AA電勢(shì)能與電場(chǎng)力功的關(guān)系：WE-m(E-9=-AE B|A|B|B|A p例1:(多選：一帶電小球在空中由入點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，只受重力.電場(chǎng)力和空氣阻力三個(gè)力的作用。若小球的重力勢(shì)能增加5八機(jī)械能增加15J，電場(chǎng)力做功2J,B.電勢(shì)能減少2JC.空氣阻力做功C.空氣阻力做功0.5JD.動(dòng)能減少3.5J解析：選BD小球的重力勢(shì)能增加5」，則小球克服重力做功5J,故A錯(cuò)誤；電場(chǎng)力對(duì)小球做功2J,則小球的電勢(shì)能減少2J,故B正確；小球共受到重力.電場(chǎng)力.空氣阻力三個(gè)力作用，小球的機(jī)械能增加SJ,則除重力以外的力做功為15J，電場(chǎng)力對(duì)小球做功2J,則知空氣阻力做功?0.5J,即小球克服空氣阻力做功0.5J，故C錯(cuò)誤；重力.電場(chǎng)力、空氣阻力三力做功之和為?3?5J，根據(jù)動(dòng)能定理小球的動(dòng)能減少3.5J,D正確.

例2:—個(gè)帶正電的質(zhì)點(diǎn)，電荷?q=2j0x0-9C，在靜電場(chǎng)中由a點(diǎn)移動(dòng)到b點(diǎn)，此過程中除靜電力外,其他力做的功為60x0-5J,質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能