9.4 电势能+电势 课件 -2022-2023学年高二上学期物理沪科版（2020）必修第三册

第九章 静电场 第四节 电势能 电势 闪电是带电的云层和云层之间，以及带电的云层与地面之间强烈的放电现象。这一过程实际上是电荷间电势能的释放！ 为什么会出现闪电？ 回顾一下 A B C 先思考：从A到C，用以下两种方式，重力为mg的物体重力做功的情况如何？ 重力做功：mgh h 重力做功：0 重力做功：mgh A---->C A---->B------>C 重力做功：mgh+0 重力做功与物体运动路径无关，只取决于初末位置。 A B 如图所示，在一个电场强度为E的匀强电场中，沿着不同的路径把试探电荷+q从A点移动到B点。 E 不仅匀强电场的电场力做功与电荷移动的路径无关。一般静电场的电场力做功也同样与路径无关。 由于匀强电场的电场力为恒力，不论+q经由什么路径从A点移动到B点，电场力所做的功都是一样的。 由此，我们得出结论：在电场中移动电荷时，静电力做功只与电荷的起始位置和终止位置有关。 什么是电势能？ 由于重力做功与路径无关，物体具有重力势能。 与此类似,在电场中电场力对其中移动的电荷做功也与路径有关，只取决于初末位置。 因此，电荷在电场中也具有势能。 电势能 电势能是标量，通常用符号Ep表示。 能量的单位通常使用焦耳，因此电势能的单位也是焦耳（J）. 在物理系统里，如果一个粒子，从起始点移动到终结点，由于受到作用力，且该作用力所做的功与路径无关，则称此力为保守力。 拓展视野 万有引力是保守力，静电力也是保守力。 当电场中的电荷从一个位置移动到另一个位置时，若电场力做正功，则电荷的电势能减少；若电场力荷的电势能增加。 我们一般判断物体的电势能变化情况是根据电场力做功的情况。 功是能量变化的量度，当地球上的物体从一个位置移动到另一个位置时，若重力做正功，则物体的做负功，则电重力势能减少；若重力做负功，则物体的重力势能增加。 通常我们把电荷在离场源电荷无穷远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上的电势能规定为零。 电势能是标量。在同一电场中，电势能为正值表示电势能大于零势能点的电势能，电势能为负值表示电势能小于零势能点的电势能． 静电力做的功等于电势能的减少量． 表达式：WAB＝EpA－EpB=-（EpB－EpA）=-Ep 重力势能的大小等于物体从现有位置移动到重力势能为零处的过程中重力所做的功。 与此类似，电荷 q 在电场中某点的电势能在数值上等于把此电荷从该点移动到电势能为零处电场力所做的功。 电荷的电势能并非只属于该电荷，而是该电荷和场源电荷相互作用的能量，同属于该电荷和场源电荷。通常为了方便而简称为某电荷的电势能。 电势能也和重力势能一样只有相对意义，电势能的变化量才有绝对物理意义。 例题1：如图，等量异种点电荷固定在半圆直径的两个端点a、b上，现将带负电的检验电荷从a附近沿半圆弧移动到b附近，则该检验电荷在移动过程中（　　） A．电势能逐渐增大 B．受到的电场力对检验电荷不做功 C．受到的电场力方向始终与ab平行 D．受到的电场力大小和方向都不发生改变 A 例题2：如图 9-30 所示，在某正点电荷的电场中，沿电场线有 A、B 两点。若将一个正电荷q1从A点移至无穷远处，电场力做了3.0×10-6J的功；若将正电荷q1从B点移至无穷远处，电场力做了 1.5×10-6J 的功。则： （1）该电荷在 A、B 两点的电势能为多大？ （2）如果将一个电荷量为 q2 的负电荷从 A 移至 B，则该负电荷在 A、B 两点中哪一点电势能大？ 解： （1）正电荷 q1 在 A 点受到的电场力方向向右，电荷从 A 点至无穷远处的过程中， 电场力做正功、电势能减小至零，所以 A 点的电势能 EpA 大于零。则 EpA = 3.0×10-6J 同理，B 点电势能 EpB = 1.5×10-6J （2）负电荷 q2 放在 A 点，受到的电场力方向向左，从 A 点移至 B 点的过程中，电场力做负功，电势能增加，所以 EpA < EpB，即负电荷 q2 在 B 点电势能大。 可以发现：在同一电场中，同样从 A 点到 B 点分别移动正电荷与负电荷时，相应的电势能的变化是相反的 在电场中，任意一点电荷的电势能 Ep 和它所带的电荷量 q 之比叫做这一点的电势 （electric potential）。电势通常用符号 φ 来表示，则 电势的国际单位是伏特，简称伏，用符号 V 表示，1 V = 1 J/C。 电势的相对性：只有规定了零电势点才能确定某点的电势，一般选大地或离场源电荷无限远处的电势为0. 电势是标量，只有大小，没有方向，但有正、负之分，同