Transcript 高二物理《电势能和电势》知识点讲解

高二物理
电势能和电势
复习：
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  E P1  E P 2    E P
(3)重力势能是相对的,须选定零势能参考面
一个试探电荷在电场中某点由静止
释放,将如何运动?
E
+
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.
什么能转换为动能的呢?
一、电场力做功的特点
把正电荷沿
不同路径从A点
移到B电场力做
功？
B
A ++ ө F
q
M
WAB = F·|AB|cosθ=qE·|AM|
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
E
d
+q
A
L
将+q由A移
到B的过程电
做功的过程是一个
场力对电荷做
能量转化的过程，
功为：
B
那么电场力做功的
过程是什么能转化
W电＝qEd  qEl cos 
为什么能呢？
将-q由A移到B的过程，电场
力对电荷做功为：
W电＝ qEd  qEl cos 
二、电势能
电场中的电荷由于
受到电场力作用而具有
的势能。
E
E
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.
A
+
B
正电荷从B点移到A点
时, 电场力做负功,即电
荷克服静电力做功,电荷
的电势能增加.
如果是负电荷情况相同
二、电势能
1、电荷在电场中具有与其位置有关的能量
叫电势能。
2、电场力对电荷做正功，电荷的电势能减
小
3、电场力对电荷做负功，电荷的电势能
增加
电场力做的功等于电势能变化量的负值
WAB  EPA  EPB
3 N
例1. 如图,在场强
E  10
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
B
3
WAB  10 J
F
+
q
电势能减少
电荷在B点具有的电势能多大？
设A点的电势能 E PA  0
WAB = EPA－EPB =103J
电势能为负表示
的物理意义是什
么？
E PB  E PA  W AB  0  10 J   10 J
3
3
通常把电荷在离场源电荷无限远处
的电势能规定为零，或把电荷在大地
表面上电势能规定为零。
电荷在某点的电势能，等于电
场力把它从该处移动到零势能位
置所做的功
电势能是相对的，与零势能面的选择有关。
电势能为负表示电荷在该处的电势能比
零还要小.
电势能是电荷和电场所共有的，具有系统
性
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
有重力就有重力势能Ep= mgh
有电场力就有相应的能，
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、下列说法中，正确的是： BC
A、把两个同种点电荷间的距离增大一些，电荷的电
势能一定增加
B、把两个同种点电荷间的距离减小一些，电荷的电势
能一定增加
C、把两个异种点电荷间的距离增大一些，电荷的电
势能一定增加
D、把两个异种点电荷间的距离减小一些，电荷的电
势能一定增加
2、把电量q1=5×10-5C的电荷从电场中的A点移到B点，
电场力做功W1=10-3J，则电荷q1在A、B两点的电势能
EA1与EB1之差EA1-EB1=________J；
若把q2=-1×10-4C的电荷从A点移到B点，电场力做功
W2=_______J，电荷q2从A到B电势能的变化量为多少？
3、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
增加了1.8×10-5J.
改变了多少？
（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
J
三、电势
零势能参考点
E
设EP0 =0
A+
 W A 0  qEl cos 
l
θ

E PA
q
0
 E PA  qEl cos 
 El cos 
该比值称为
A点的电势
该比值是一个与q无关，仅与电
场及A点的位置有关的量。
1. 定义:电荷电场中在某一点的电势能与
它的电荷量的比值
2. 公式:  
EP
(计算时要代入正负号)
q
3. 单位: 伏特(V) 1 V = 1 J/C
4. 标量
(有正负)
5. 电势具有相对性：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.)
例1. 试探电荷q1放在电场中的A点,
电势能为E(规定无限远处电势能为零
E
),A点的电势为________,若把试探电
q
1
荷q1换成试探电荷q2放在电场中的A点
E
,A点的电势为___________
(仍规定
q1
无限远处电势能为零).
例2. 将一电量为 q  2  10 c
的点电荷从电场外一点P移至电场中某点A,
电场力做 功
,求A点的电
势.
解:
场外一点P的电势为  p  0
6
A,电场力做的功
W   E PA
从P
E PA  W   4  10
A 
E PA
q

4  10
5
2  10
6
5
J
V   20 V
注意:计算电势首先要规定零电势
处,且电势可以为负.
沿着电场线方向，电势如何变化呢？
4、沿着电场线的方向，电势越来越低
如何确定电场中某点的电势呢？
5、电势具有相对性，先规定电场中某处的电势
为零，然后才能确定电场中其他各点的电势。
（通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为
零）
四、等势面
电场中电势相同的各点构成的面
等势面与电场线的关系：
（1）电场线与等势面垂直，并且由电势高
的等势面指向电势低的等势面
问题：等势面能相交、相切吗？
（2）等差等势面越密的地方，电场强度
E越大
如图所示，虚线a、b和c是某静电场中的三个等势面，它们的电
势分别为  a 、 b 和 c ，一带正电粒子射入电场中，其运动轨迹
如实线KLMN所示。由图可知：AC
A、粒子从K到L的过程中，电场力做负功
B、粒子从L到M的过程中，电场力做负功
c
C、粒子从K到L的过程中，电势能增加
b
a
D、粒子从L到M的过程中，动能减少
L
K
M
N
如图所示，三个等差等势面上有a、b、c、d四点，若
将一个正电荷由c经a移动到d电场力做正功W1，若由c
经b移动到d电场力做正功W2，则：
A .W 1  W 2，  1   2
B .W 1  W 2，  1   2
C .W 1  W 2，  1   2
D .W 1  W 2，  1   2
D
c
a
b
d
1
2
3
随堂训练
两块带电的平行金属板相距2cm，板间有一与板面垂直
的匀强电场，一电子从负极板自由释放，经1.5×10-8s打
到对面极板上，求该电场的电场强度。（电子质量
m=9.1×10-31kg）
E  110 N / C
3
随堂训练
如图所示，细线一端系着一个带电量为+q、质量为m
的小球，另一端固定于O点，加一匀强电场后可使小
球静止于图示位置，此时悬线与竖直方向夹角为θ。
要使电场的场强最小，该电场场强的方向怎样？大小
如何？
垂直悬线斜向上方
O

E
mg sin 
q
q