9.4 电势能 电势（3）等势面 粒子轨迹问题初步 课件-2022-2023学年高二上学期物理沪科版（2020）必修第三册

高中物理 必修三 第九章 静电场 第四节 电势能 电势（3） 等势面 粒子轨迹问题 前文回顾 单位： 牛每库（N/C） 电场强度 E 物理意义： 放入电场中某点的试探电荷所受的电场力F与它的电荷量q的比值(电场强度简称场强) 定义： 定义式： 比值法定义 描述该点电场强弱和方向 场强反映电场的力的性质 由电场本身决定，与放入的试探电荷无关 试探电荷电荷量 前文回顾 电荷在电场中受到电场力而具有的与位置有关的势能叫做电势能。 有正负，表大小 EpA=WA 0 电场力做功改变电势能： WAB = EpA- EpB = -ΔEp （增量的负值） 电势能Ep 定义： （电荷在某点的电势能，等于把它从这个点移动到零势能位置时静电力做的功） 定义式： 标量： 前文回顾 电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值 1 V = 1 J/C 定义: 公式: 伏特（V） （比值定义法，计算时要代入正负号） 有正负，且正负表示大小。 数值取决于零电势的选取。 反映电场能的性质，由电场本身决定 φ与是否放检验电荷、电性、电荷量都无关 确定电势应先规定电场中某处的电势为零 通常规定离场源电荷无限远处或大地的电势为零 电势φ 单位: 物理意义: 电势是标量： 电势具有相对性： 当小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，向心力做功吗？ 不做功 因为向心力时时刻刻垂直位移。 + 当电子围绕氢原子核做匀速圆周运动的时候，电场力做功吗？ 不做功 因为向心力时时刻刻垂直位移。 电势相等，称为等势 A B 5 电场中电势相同的各点构成的面叫做等势面 等势面一定跟电场强度的方向垂直。 电荷在电场中沿垂直于电场方向移动时电场力不做功，电荷的电势能不发生变化，说明电场中的这些点的电势相等。 对于孤点正电荷，内圈等势线要高于外圈等势线 + 对于孤点正电荷，内圈等势线要高于外圈等势线 类比地理学科的等高线，将二维等势面转化为三维立体图 6 + − 孤点正电荷 孤点负电荷 + − + + 等量同种电荷 等量异种电荷 从等势面还可以看出什么信息吗？ 所以等势面和电场线类似，也可以用来形象地描述电场 等势面是真是的吗？ 等势面和电场线的夹角是多少？ 是假象的曲面，也是理想模型 90° 不规则球面，处于静电平衡的导体是一个等势体，表面是一个等势面。 特点： 电场线永远垂直于金属表面 曲线垂直 + 9 从等势面还可以看出什么信息吗？ 所以等势面和电场线类似，也可以用来形象地描述电场 正电荷周围的电势比较高，正试探电荷在电场力的作用下会远离正电荷。 +q + 负电荷周围的电势比较低，正试探电荷在电场力的作用下会靠近正电荷。 - +q 电势能的高低可以在三维等势面中类比高度来体现 利用此公式计算是，切记要带入电荷的正负值 10 正检验电荷远离正场源电荷 正检验电荷靠近负场源电荷 技巧： 稳定的结构，电势能低 不稳定的结构，电势能高 11 若换成负检验电荷需要翻转空间 12 从等势面还可以看出什么信息吗？ 所以等势面和电场线类似，也可以用来形象地描述电场 电场线不相交，等势面也不相交。 电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面 电场强度是沿着下坡的的趋势 沿着电场线方向电势φ逐渐降低 13 从等势面还可以看出什么信息吗？ 在电场线的图中，电场线越密集，电场强度越大。 同一电场中，等差等势面的疏密反映了电场的强弱 等势面越密的地方，电场线也越密，电场强度E越大 反之则弱。 猜测一下匀强电场的等势面是什么图样？ 14 Eq 无论轨迹方向，受力总是指向轨迹凹处，沿切线 带电粒子在电场中的轨迹问题 观察轨迹 观察线的类型 是电场线还是等势面 Eq 补画出另外一种线 Eq Eq 观察电荷正负，线的方向 正电荷受力的方向是电场方向 负电荷受力的方向是电场反方向 -q +q 15 结合受力方向，可以判断电场力做功的正负 带电粒子在电场中的轨迹问题 画出大致的位移方向 Eq 结合电场力做功的正负，可以判断电势能的大小 特别注意，在未标注轨迹方向时，需要分类讨论，结果分别对应正、负功。电势能变化也相应有两种可能。 x 16 根据同性相斥，异性相吸判断电荷 带电粒子在电场中的轨迹问题 可在电场线的起点和终点画出虚拟电荷 特别注意，如果电场线方向未确定，则需要分类讨论。 可以通过稳定性判断电势能的变化。 Eq - + 17 直接做题会导致结果完全错误 带电粒子在电场中的轨迹问题 如果给的是等势面，则必须先画出电场线 根据电场线由高电势指向低电势，判断电场方向 在通过之前学习的方法，判断电势能、电场力做功等。 10V 5V 0V Eq 18 课堂小结 等势面 带电粒子在电场中的轨迹问题 完成作业8 课堂作业 Lavf59.6.100 Codec by Bilibili XCode W