必修第三册 第2讲 电场能的性质-【全频累积】2023高中物理知识点考点全频积累高一高二高三全适用

172 第十章 静电场中的能量 第2讲 电场能的性质 知识点1　电势能和电势 一、 静电力做功的特点 1. 如图所示,在匀强电场中不论q 经由什么路径从A 点 移动到B 点,静电力做的功都相等.说明静电力做的功与电荷 的起始位置和终止位置有关,与电荷经过的路径无关. 2. 计算方法:W=qEd,只适用于匀强电场,其中d 为带电体沿电场方向 的位移. 二、 电势能 1. 定义:电荷在电场中具有的势能,称为电势能. 2. 说明:电势能具有相对性,通常把电荷在离场源无限远处或把电荷在大 地表面的电势能规定为0. 3. 静电力做功与电势能变化的关系 (1) 静电力做的功等于电荷电势能的减少量,即WAB=EpA-EpB. (2) 通过WAB=EpA-EpB 可知,静电力对电荷做多少正功,电荷的电势能 就减少多少;静电力对电荷做多少负功,电荷的电势能就增加多少. (3) 电势能的大小:由 WAB=EpA-EpB 可知,若令 EpB=0,则 EpA= WAB,即一个电荷在电场中某点的电势能,等于把它从这点移到零势能位置时 静电力所做的功. 4. 电势能的特性 系统性 电势能是由电场和电荷共同决定的,是属于电荷和电场所共有的,我们习惯上说成 电荷的电势能 相对性 电势能是相对的,其大小与选定的零势能位置有关.确定电荷的电势能,首先应确 定零势能位置 标量性 电势能是标量,有正负但没有方向.电势能为正值表示电势能大于零势能位置的电 势能,电势能为负值表示电势能小于零势能位置的电势能 三、 电势 1. 定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比. 2. 定义式:φ= Ep q . 静电力做功与 重力做功相似，遵 循相同的规律，可 以用类比的方法来 研究 对于非匀强电场 也是适用的 类比重力做功与重力 势能的变化规律 电势能的相对性 电场中某点处φ的大 小是由电场本身决定的， 与是否放入试探电荷无关 {#{QQABAYAQggggAhAAAAhCQw1ACEGQkBAACKoOhBAEMAIAwANABAA=}#} 173 3. 单位:在国际单位制中,电势的单位是伏特,符号是V. 4. 电势的性质 (1) 相对性:电势是相对的,电场中某点的电势高低与电势零点的选取有 关.通常将离场源电荷无穷远处,或地球表面选为电势零点. (2) 固有性:电场中某点的电势大小是由电场本身的性质决定的,与在该 点是否放有电荷及所放电荷的电荷量和电势能均无关. (3) 标量性:电势是只有大小、没有方向的物理量,在规定了电势零点后, 电场中各点的电势可能是正值,也可能是负值. 知识点2　电势差与等势面 一、 电势差 1. 定义:在电场中,两点之间电势的差值,也叫电压. 2. 公式:设电场中A 点的电势为φA,B 点的电势为φB,则UAB=φA- φB,UBA=φB-φA.所以UAB=-UBA. 3. 电势差的正负:电势差是标量,有正、负之分,UAB>0,则φA>φB,UAB< 0,则φA<φB. 4. 静电力做功与电势差的关系 由WAB=EpA-EpB=qφA-qφB=q(φA-φB)=qUAB.所以UAB= WAB q . 二、 等势面 1. 定义:在电场中电势相同的各点构成的面. 2. 等势面的特点 (1) 在等势面内任意两点间移动电荷,电场力不做功. (2) 在空间中两等势面不相交. (3) 电场线总是和等势面垂直,且从电势较高的等势面指向电势较低的等 势面. (4) 在电场线密集的地方,等差等势面密集;在电场线稀疏的地方,等差等 势面稀疏. (5) 等势面是为描述电场的性质而假想的面. 3. 四种常见的典型电场等势面的对比分析 电场 等势面(实线) 特征描述 匀强电场 垂直于电场线的一簇等间距平面 正值表示该点的电势高于零电势；负值表示该点的电势低于 零电势；电势的正负只表示大小，不表示方向 电势差UAB由电场本身的性质决定，与移动的电荷q及电场力做的功 WAB无关，与零电势点的选取无关 电势差的正负不表示大小，也不表示方向，只表 示电场中两点电势的高低 可与地理中的等高线类比理解 {#{QQABAYAQggggAhAAAAhCQw1ACEGQkBAACKoOhBAEMAIAwANABAA=}#} 高中知识点考点全频累积　物理 174 续表 电场 等势面(实线) 特征描述 点电荷的电场 以点电荷为球心的一簇球面 等量异种点电 荷的电场 连线的中垂面上的电势为零 等量同种正点 电荷的电场 连线上,中点电势最低,而在中垂线上,中点电 势最高.关于中点左右对称或上下对称的点电 势相等 知识点3　电势差与电场强度的关系 1.