人教版选修3－1 物理：1.4 电势能和电势 课件（共50张PPT）

电势能和电势 从能量的角度认识电场 复习回顾 1、功的计算： 2、重力做功有什么特点？ (1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定. (2)WG与重力势能的关系. (3)重力势能是相对的,有零势能面.(人为选定) 重力势能具有系统性 功是能量转化的量度！ 一、静电力做功的特点 正电荷q在电场强度为E的匀强电场中由A运动到M电场力做功吗？做了多少功？ E q q受力吗？多大？ A M d W=qE·｜AM｜ 求试探电荷＋q沿直线AB移动到B时电场力做的功： E +q A B M E +q A B M 结论： 在匀强电场中移动电荷时，静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，但与电荷经过的路径无关。 (对于非匀强电场也适用) 这与什么力做功像似呢？ 将+q由A移到B的过程电场力对电荷做功为： 将-q由A移到B的过程，电场 力对电荷做功为： d A B +q E L 做功的过程是一个 能量转化的过程， 那么电场力做功的 过程是什么能转化 为什么能呢？ 二、电势能 电场力做功与电势能有什么关系？（联系重力做功与重力势能的关系） 电荷在电场中具有的与电荷位置有关的能，叫电势能。 物体被举高具有重力势能。 1、电荷在电场中具有电势能。 重力对物体做正功，物体的重力势能减小 2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小 重力对物体做负功，物体的重力势能增大 3、电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大 重力做多少功，物体重力势能就变化多少。 4、电场力做多少功，电荷电势能就变化 多少。 重力势能是相对的，与零势能面有关 5、电势能是相对的，与零电势能面有关 通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。 电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功 重力势能是物体和地球所共有的，具有系统性 6、电势能是电荷和电场所共有的，具有系统性 7、电势能是标量 由此可见，电场力做功与重力做功，电势能与重力势能都很相似，所以大家在学习电势能过程中应该多联系重力做功与重力势能的关系帮助理解电势能。 重力势能和电势能类比 重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力 电场中，电场力：电荷之间的作用力 有重力就有重力势能Ep= mgh 有电场力就有相应的能，叫电势能EP Ep由物体和地面间的相对位置决定 EP由电荷间的相对位置决定 电场力做正功，电势能就减少 电场力做负功，电势能就增加 电场力作功，电势能改变 重力做功，重力势能改变 重力做正功，重力势能就减少 重力做负功，重力势能就增加 W重 = EP1-EP2 W电 = EPA-EPB 尽管重力做功与电场力做功很相似，但还是存在很大差异 正电荷顺电场线移动， 电场力做正功，电势能减少 负电荷顺电场线移动， 电场力做负功，电势能增加 正电荷逆电场线移动， 电场力做负功，电势能增加 负电荷逆电场线移动， 电场力做正功，电势能减少 —存在两种电荷 例1．右图中M、N为电场中某一条电场线 方向向右，在线上取两点a、b 今将一电荷 ＋q从a移到b则（ ） A.电场力做正功，＋q的电势能增加； B.电场力做负功，＋q的电势能增加； C.电场力做正功，＋q的电势能减少； D.电场力做负功，＋q的电势能减少。 C 例2：A和B为电场中某条电场线上的点，如图：将q=4×10-9 C的正电荷从A点移到B点需克服电场力做功5 ×10-7 J，则 ⑴电场方向由A→B还是B→A？ ⑵电荷在哪点时电势能大？大多少？ A B 答案：（1）B→A （2）在B点时电势能大 5 ×10-7 J 电场的力的性质我们必须用场强E来描述，那么电场的能的性质我们又应该用什么物理量来描述呢？能否用“电势能”呢？ 电场的能的性质也是电场本身的一种属性，它只能由场源本身所决定，而与电场中有无放入试探电荷无关。而电势能的大小是与试探电荷的电量q有关的（因q越大，其所受电场力就越大，具有的做功本领大，电势能也就大），故不能用“电势能”来描述电场的能的性质，我们引入一个新的物理量——“电势”来表示它。 电势：描述电场的能的性质的物理量。 如图所示，设想把一试探电荷+q 放在电场中某处A或B。它们在电场力F的作用下均移至无限远处。则有：WA>WB 那么怎样去衡量电场的能的性质、怎样去定义“电势”呢？ + ·A ·B EpA-0>EpB-0 同理可知：若试探电荷为-q，也有： 也就是说，比值EpA/q的大小与试探电荷的正负及电量q均无关，只与电场中该点在电场中的位置有关，故其可衡