Transcript 电场力做功与电势能201109

复习回顾
功是能量转化的量度！
1、功的计算： W  F  L  cos 
2、重力做功的特点：
(1)与路径无关,由初末位置的高度差来决定.
(2)重力做功WG与重力势能变化的关系
重力做正功，重力势能减少
重力做负功，重力势能增加
WG  EP1  EP 2  EP
(3)重力势能是相对的,须选定零势能参考面
一个试探电荷在匀强电场中某点由静止
释放,将如何运动?动能如何变化？（不计
E
重力）
+
F
在电场力作用下电荷做加速运动,
一段时间后获得一定的速度,试探电荷
的动能增加.
问题:从动能增加,我们会想到什么呢?
第一节
电场力做功与电势能
什么能转换为动能的呢?
第一节
电场力做功与电势能
试探正电荷q在电场强度为E
的匀强电场中沿几条不同路径从A
点移动到B点,静电力对电荷做功
分别为多少?
第一节
电场力做功与电势能
A
B
沿直线
E
B
q
F
ө
M
A
甲
W=F cosθ·|AB|=q E ·|AM|
第一节
电场力做功与电势能
A
B
沿 折 线AMB
E
B
q
өq
F
F
M
A
甲
A
M
W1=qE ·|AM|
M
B
W2=0
所以：全过程做功 W=W1+W2=q E·|AM|
第一节
电场力做功与电势能
沿曲线ANB呢?
E
B
N
F
A
乙
第一节
电场力做功与电势能
用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近ANB
E
M
乙
W = q E·|AM|
一、电场力做功的特点
把正电荷沿不
同路径从A点移到B
F
电场力做功
A+ ө
q
+
WAB = F·|AB|cosθ=qE·|AM|
B
M
在匀强电场中移动电荷时，电场力
做的功与电荷经过的路径无关,只与电荷
的起始位置和终止位置有关，。
对于非匀强电场也适用
第一节
电场力做功与电势能
例 . 如图,在场强 E  103 N C 的匀强电场中,
点电荷q=+1c从A移动到B,AB相距L=1m,电场力
做功为多少?
A
3
W=E q L= 10 J
B
F
q
若在非匀强电场中移动电荷，
如何求电场力的功？
E
做功的过程是一个能量转化的
过程，那么电场力做功的过程是
什么能转化为什么能呢？
二、电势能
1、电荷在电场中具有与其位置有关的能量就
叫电势能。
（电势能与重力势能类似，所以必须
选择零势能点，）
2、零势能选取：零势能点可以任意选，
通常选地表面或无穷远地方做为零势能
点
第一节
电场力做功与电势能
如果是负电荷,情况又如何?
E
E
F
A
+
v
v
A
B
正电荷从A点移到
B点时,电场力做正功
,电荷的电势能减少.
F
+
B
正电荷从B点
移到A点时,电场力
做负功,即电荷克
服电场力做功,电
荷的电势能增加.
三、电场力做功与电势能的变化关系
1、电势能：电荷在电场中某点的电势能等于把
电荷从这点移到选定的参考点（零势能位置）的过
程中电场力所做的功。
(通常把离场源无限远处或大地表面的电势能规定为零)
2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小
电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大
电场力做的功等于电势能的减少量
WAB  EPA  EPB  E p
例1. 如图,在场强
E  103 N
C
的匀强电场中,点电荷q=+1c从A移动到B,AB相
距L=1m,电场力做功为多少?电势能如何变化?
E
·
A
3
WAB  10 J
q
+
F
B
·
电势能减少
电荷在B点具有的电势能多大？
电势能为负表示
设A点的电势能 EPA  0
的物理意义是什
WAB = EPA－EPB =103J
么？
EPB  EPA  WAB  0 103 J  103 J
若设B点的电势能EPB=0，
电荷在A点的电势能又多大？
3、电势能是相对的，与零电势能面有关
电势能为负表示电荷在该处的电势能比
零还要小.
4、电势能是电荷和电场所共有的，具
有系统性
5、电势能是标量
重力势能和电势能类比
重力场中，重力：地球和
物体之间存在的吸引力
电场中，电场力：电荷之
间的作用力
有电场力就有相应的能，
有重力就有重力势能Ep= mgh
叫电势能EP
Ep由物体和地面间的相对
位置决定
重力做功，重力势能改变
EP由电荷间的相对位置决定
电场力作功，电势能改变
重力做正功，重力势能就减少 电场力做正功，电势能就减少
重力做负功，重力势能就增加 电场力做负功，电势能就增加
W重 = EP1-EP2
W电 = EPA-EPB
课堂训练
1、将带电量为6×10-6C的负电荷从电场中的A点移
到B点，克服电场力做了3×10-5J的功，再从B移
到C，电场力做了1.2×10-5J的功，则
（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？
增加了1.8×10-5J.
（2）如果规定A点的电势能为零，则该电荷在B点和
C点的电势能分别为多少？
EPB=3×10-5 J
EPC=1.8×10-5 J
（3）如果规定B点的电势能为零，则该电荷在A点和
C点的电势能分别为多少？
J
EPA= -3×10-5
EPC=-1.2×10-5
小结
一、电场力做功的特点：
与路径无关，只与起点和终点的位置有关
二、电势能：电荷在电场中具有的能量（势能）
1、电场力做的功等于电势能的减少量：
WAB=EPA-EPB
电场力做正功，电势能减少
电场力做负功，电势能增加
2、电荷在某点的电势能，等于电场力把它从该点移
动到零势能位置时所做的功
3、电势能是相对的，须建立零势能参考面。
电势能有正负之分，负值表示比零还要小