1.4电势能和电势 重庆市巴蜀中学选修3-1课件

选修3-1：1.4电势能和电势 1 一、静电力做功的特点 ①: ②: ③: 总结： 保守力 定义电势能（只与位置有关的能） 匀强电场 静电力做功与路径无关 推广至点电荷电场 一般静电场（场的叠加原理） 2 二、电势能 电势能： 带电体在电场中时，所具有的与位置有关的能量。 功是能量转化的量度 1.电势能（以带电体只在静电力作用下由静止开始运动为例） 动能 静电力做功 电势能 单位：焦耳（J） + 根据 静电力做的功等于电势能的减少量。 对电势能的理解： ①系统性（电场+带电体） ②相对性（相对于零势能位置） ③任意性（通常选无穷远） 大小：电荷在电场中具有的电势能=从该位置移动到零势能位置静电力做功。 ④绝对性（电势能变化量绝对） 3 二、电势能 例一：将带电荷量为C的负电荷从电场中A点移到B点，克服静电力做了J的功，再从B点移到C点，静电力做了J的功，求： （1）电荷从A移到B，再从B移到C的过程中电势能共改变了多少？ （2）如果规定A点的电势能为零，该电荷在B点和C点的电势能分别为多少？ （3）如果规定B点的电势能为零，该电荷在A点和C点的电势能分别为多少？ 解： （1）。 （2）若，则； 。 （3）若，则； 。 思考： 如果将原电荷换成C的正电荷，在相同的电场中完成相同的运动，那么（1）、（2）、（3）问的答案应该是多少？ 4 二、电势能 2.电势能大小的判断方法 （1）场源电荷 离场源正电荷越近，正试探电荷电势能越大，负试探电荷电势能越小； 离场源负电荷越近，正试探电荷电势能越小，负试探电荷电势能越大。 （2）电场线 正电荷顺着电场线方向移动电势能减小，反之电势能增大； 负电荷顺着电场线方向移动电势能增大，反之电势能减小。 （3）静电力做功 试探电荷不论正负，静电力做正功电势能一定减少，做负功电势能增加。 （4）能量守恒 只有电场力做功时，电势能与动能通过经典力作功相互转换，总量不变。若动能增加则电势能减少，反之电势能增加。 5 二、电势能 例二（多选）：某静电场中的电场线如图所示，带电粒子仅在电场力作用下由运动到，其运动轨迹如图中虚线所示，则下列说法中正确的是（ ） A.粒子必然带正电荷 B.粒子在点的加速度大于它在点的加速度 C.粒子所受静电力始终沿虚线的切线方向 D.粒子在点的电势能大于它在点的电势能 AD 6 二、电势能 例三（多选）：如图所示，在静电场中一个负点电荷受一个非静电力的作用，由A点运动到B点，则下列说法中正确的是（ ） A.非静电力和电场力做功之和等于点电荷电势能增量和动能增量之和 B.非静电力做功等于电势能增量和动能增量之和 C.点电荷克服静电力做功等于电势能的增量 D.非静电力做功和电场力做功之和等于点电荷动能的增加量 A B BCD 7 三、电势 1.为什么要引入电势？ 设：为零势能位置；A为电场中任意位置。 点电荷在点具有的电势能等于将从点移动到点过程静电力做功。 处于A点的任意电荷， 不变； 电场中不同位置，与不同不同。 电荷在电场中任意点的电势能与电量的比值取决于该点自身特性 8 三、电势 2.电势 定义： 电荷在电场中某一点的电势能与它电荷量的比值，用表示。 （由匀强电场推导得出，但对所有电场都适用） 公式：（定义式） 单位：伏特（V），V=J/C。 理解： ②相对性（一般以无穷远处以及接地位置电势为零）； 3.如何判断电场中某点的电势高低？ 电场线：同一条电场线上，电势顺着电场线方向降低。 ：正电荷电势能越大，所处位置电势越高，负电荷相反。 场源电荷：无穷远电势为零，正电荷产生的电场中电势均为正，越靠近场源电荷电荷电势越高；负电荷产生的电场中电势均为负，越靠近场源电荷电势越低。 ①标量； ③描述电场自身能量性质的物理量。 9 三、电势 例四：将带电荷量为C的负电荷从电场中A点移到B点，克服静电力做了J的功，再从B点移到C点，静电力做了J的功，则： （1）如果规定A点的电势为零，C点的电势为多少？ （2）如果规定B点的电势为零，A点和C点的电势分别为多少？ 解： （1）V （2） V ；V 思考： 如果将原电荷换成C的正电荷，在相同的电场中完成相同的运动，那么（1）、（2）问的答案应该是多少？ 10 四、等势面 定义：电场中电势相等的各点所构成的面。 特点： 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面； 两个不同等势面之间永不相交； 在同一等势面上移动电荷，电势能不发生变化； 等势面一定与电场线垂直，即跟场强方向垂直； 场强越大电势降落越快，等差等势面越密集。 等差等势面：每两个相邻等势面间电势差值相同。 1.等势面 应用： 判断电场中不同位置电势高低； 不同等势面A、B间移动电荷静电力做功： A B C D 11 四、等势面 + -