2022-2023学年高二物理竞赛课件：静电场的环路定理、电势

静电场的环路定理、电势 静电场的环路定理、电势 一、静电力做功 点电荷产生电场， 检验电荷受力，电场力做功 静电场的环路定理 q a b r q0 dr 2 试验电荷在点电荷的电场中移动时，电场力所做的功只与起点和终点的位置有关，而与试验电荷在电场中所经过的路径无关。 点电荷产生的电场力是保守力，对应的电场是保守场。 结论 二、点电荷产生的静电场是保守场 a b L1 L2 q 三 、所有静电场都是保守场（点电荷电场叠加） 试验电荷在任何静电场中移动时，电场力所做的功只与路径的起点和终点的位置有关，而与路径无关。静电力是保守力，静电力场是保守力场。 a b L1 L2 q1 q2 qn 四、静电场环路定理 经过闭合路径回到原来位置时，电场力做功为零 即 场强沿任意闭合路径的线积分等于零。 静电场是无旋场。 保守场的性质：做功仅和始末位置相关 5 1. 静电力是保守力，可引入电势能的概念。 2. 静电力(保守力)做功 = 电势能（标势）变化 电场力做正功，电势能减少；做负功，电势能增加。 3. 单位 SI单位：焦[耳](J) 其它常用单位：电子伏特(eV) 电势能的变化，末态-初态 6 1.电势能零点 讨论 选择b为电势能零点，即 则 电势能零点的选取，原则上任意，兼顾方便。当生场电荷分布在有限区域时，把电势能零点选择在无限远处。 电势能差 即：把电荷从该点沿任意路径移动到电势能零点，静电场力所做的功。 7 2. 沿电场线方向，电场力所做的功有正（斥力场）有负（引力场），所以电势能 有正有负。 3. 电势能是属于电荷q0和产生电场的电荷 系所共有的。 4. 电势能和试验电荷有关，不是强度量。 讨论 电势能 2. 电场中任意两点a、b的电势差，等于把单位正电荷从a点沿任意路径移动到b点静电场力所做的功，等于场强沿任意路径从a点到b点的线积分。 电势差(Electric Potential Difference) 电势能差 电势差 电压 1.定义：电场中单位正电荷在a、b两点的电势能之差 称为a、b两点的电势差（电压）。 电势(Electric Potential) 1. 定义：电场中任一点的电势等于把单位正电荷自该点 沿任意路径移动到电势零点静电场力所做的功， 等于场强从该点沿任意路径到电势零点的线积 分。 电势零点不同，电势不同 2. 电势零点的选择 原则：任意，视研究问题的方便而定； 通常：理论计算有限带电体电势时选无限远为参考点； 实际应用或研究电路问题时取大地、仪器外壳等。 10 注意 电势是描述电场性质（做功本领）的物理量，与试验电荷无关； 3. 电势和电势能的关系 5. 单位 SI单位：伏[特](V) 点电荷q0在电场中的电势能为 电势零点即电势能零点 4. 把电荷q0从a沿任意路径移动到b静电场力所做的功为 解： 例：求电矩为 的电偶极子在均匀外电场 中所具有的电势能。 a b 设+q和－q所在处的电势分别为 和 ， 则它们的电势能分别为 电偶极子在外电场中的电势能为 当 和 同向时，W最小(－pE)， 偶极子体系稳定平衡，即外电场的作用总是使电偶极子转向外场方向。 12 $