《電勢能和電勢》PPT課件.ppt

第一章靜電場 物理選修3 1 4電勢能和電勢 復(fù)習(xí)回顧 1 功的計算 2 重力做功有什么特點 1 與路徑無關(guān) 由初末位置的高度差來決定 2 WG與重力勢能的關(guān)系 3 重力勢能是相對的 有零勢能面 人為選定 重力勢能具有系統(tǒng)性 功是能量轉(zhuǎn)化的量度 力學(xué)中我們研究問題時 是分別從動力學(xué)和能量兩個角度來進行的 現(xiàn)在電學(xué)中我們要深刻認識電場的性質(zhì) 也要采用類似的方法 前面三節(jié)內(nèi)容我們已經(jīng)從電荷在電場中受力的作用 說明電場具有力的性質(zhì) 建立了電場強度的概念 那么從能量的角度來看 電場又有什么性質(zhì)呢 一個試探電荷在電場中某點由靜止釋放 將如何運動 在電場力作用下電荷做加速運動 一段時間后獲得一定的速度 試探電荷的動能增加 什么能轉(zhuǎn)換為動能的呢 我們首先來研究電場力做功的問題 二 靜電力做功的特點 一 靜電力做功的特點 F q 把正電荷沿不同路徑從A點移到B電場力做功 在電場中移動電荷時 靜電力做的功與電荷的起始位置和終止位置有關(guān) 但與電荷經(jīng)過的路徑無關(guān) 與重力做功特點相類比 靜電力做功的特點 對于非勻強電場也適用 重力勢能 A B C 1 物體沿著這三種路徑移動的過程中 重力做功一樣嗎 重力做的功與路徑無關(guān)2 WG mgh1 mgh2Ep mgh物體的重力勢能等于它所受重力與所處高度的乘積 電勢能 1 由于移動電荷時靜電力做的功與移動的路徑無關(guān) 電荷在電場中也具有勢能 這種勢能叫做電勢能 用Ep表示 類比于重力做功與重力勢能的關(guān)系 靜電力做功與電勢能有什么關(guān)系呢 電場力做正功 電勢能減少 三 電勢能 電場力做負功 電勢能增加 與重力做功跟重力勢能變化關(guān)系相類比 重力做的功等于重力勢能的減少量 靜電力做的功等于電勢能的減少量 重力勢能的減少量 電勢能的減少量 小結(jié) 電場力做多少功 電荷電勢能就變化多少 2 電勢能是相對的 與零電勢能面有關(guān) 通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為零 或把電荷在大地表面上電勢能規(guī)定為零 3 電勢能是電荷和電場所共有的 具有系統(tǒng)性 4 電勢能是標量 電勢能為負表示電荷在該處的電勢能比零還要小 設(shè)EPB 0 電荷在某點的電勢能 等于把它從該點移到零勢能位置時靜電力所做的功 零勢能參考點 設(shè)EPB 0 電荷在某點的電勢能 等于把它從該點移到零勢能位置時靜電力所做的功 設(shè)EPB 0 1 電荷在某點的電勢能 等于把它從該點移到零勢能位置時靜電力所做的功 負號表示電勢能的高低 正電荷從A點移到B點時 靜電力做正功 電荷的電勢能減少 正電荷從B點移到A點時 靜電力做負功 即電荷克服靜電力做功 電荷的電勢能增加 重力勢能和電勢能類比 重力場中 重力 地球和物體之間存在的吸引力 電場中 電場力 電荷之間的作用力 有重力就有重力勢能Ep mgh 有電場力就有相應(yīng)的能 叫電勢能EP Ep由物體和地面間的相對位置決定 EP由電荷間的相對位置決定 W重 EP1 EP2 W電 EPA EPB 盡管重力做功與電場力做功很相似 但還是存在很大差異 存在兩種電荷 正電荷順電場線移動 電場力做正功 電勢能減少負電荷順電場線移動 電場力做負功 電勢能增加正電荷逆電場線移動 電場力做負功 電勢能增加負電荷逆電場線移動 電場力做正功 電勢能減少 電勢能 功是能量轉(zhuǎn)化的量度2 靜電力做的功等于電勢能的減少量 WAB表示電荷從A點移動到B點的過程中靜電力做的功EpA和EpB分別表示電荷在A點和B點的電勢能如果知道了在兩點間移動電荷時 靜電力做的功 那么這兩個位置的電勢能知道嗎 電勢能 靜電力做的功只能決定電勢能的變化量 而不能決定電荷在電場中某點的電勢能的數(shù)值 如果規(guī)定電荷在B點的電勢能為零 則電荷在A點的電勢能等于WAB 3 電勢能具有相對性 要確定電荷在電場中某點的電勢能的數(shù)值 必須先確定零電勢能參考位置 電荷在某點的電勢能 等于靜電力把它從該點移動到零勢能位置時所做的功 通常把電荷在離場源電荷無限遠處的電勢能規(guī)定為零 或把電荷在大地表面上的電勢能規(guī)定為零 電勢能 4 電勢能是電荷和電場所共有的 具有系統(tǒng)性5 電勢能是標量 由此可見 電場力做功與重力做功 電勢能與重力勢能都很相似 所以大家在學(xué)習(xí)電勢能過程中應(yīng)該多聯(lián)系重力做功與重力勢能的關(guān)系幫助理解電勢能 電勢能 重力勢能和電勢能類比 重力場中 重力 地球和物體之間存在的吸引力 電場中 電場力 電荷之間的作用力 有重力就有重力勢能Ep mgh 有電場力就有相應(yīng)的能 叫電勢能EP Ep由物體和地面間的相對位置決定 EP由電荷間的相對位置決定 W重 EP1 EP2 W電 EPA EPB 電勢能 盡管重力做功與電場力做功很相似 但還是存在很大差異 存在兩種電荷 正電荷順電場線移動 電場力做正功 電勢能減少負電荷順電場線移動 電場力做負功 電勢能增加正電荷逆電場線移動 電場力做負功 電勢能增加負電荷逆電場線移動 電場力做正功 電勢能減少 電勢能 1 下列說法中 正確的是 A 把兩個同種點電荷間的距離增大一些 電荷的電勢能一定增加B 把兩個同種點電荷間的距離減小一些 電荷的電勢能一定增加C 把兩個異種點電荷間的距離增大一些 電荷的電勢能一定增加D 把兩個異種點電荷間的距離減小一些 電荷的電勢能一定增加 電勢能 2 把電量q1 5 10 5C的電荷從電場中的A點移到B點 電場力做功W1 10 3J 則電荷q1在A B兩點的電勢能EA1與EB1之差EA1 EB1 J 若把q2 1 10 4C的電荷從A點移到B點 電場力做功W2 J 電荷q2從A到B電勢能的變化量為多少 電勢 規(guī)定O點的電勢能為零電荷q在A點的電勢能EpA 如果在A點放的是2q的電荷呢 EpA q是相同的對電場中的不同位置 這個比值一般是不同的 電勢 1 電勢 電荷在電場中某一點的電勢能與它的電荷量的比值2 公式 3 單位 在國際單位制中 電勢的單位是伏特 符號是V1V 1J C 電勢 沿著電場線方向 電勢如何變化呢 4 沿著電場線的方向 電勢越來越低如何確定電場中某點的電勢呢 5 電勢具有相對性 先規(guī)定電場中某處的電勢為零 然后才能確定電場中其他各點的電勢 通常取離場源電荷無限遠處或大地的電勢為零 電勢 3 將一電量為q 2 10 6C的點電荷從電場外一點P移至電場中某點A 電場力做功4 10 5J 求A點的電勢 解 場外一點P的電勢為 點評 計算電勢首先要規(guī)定零電勢處 且電勢可以為負 使用公式求某點的電勢時 必須注意電勢能與電荷量的正 負號 電勢 沿著電場線方向 電勢如何變化呢 4 沿著電場線的方向 電勢越來越低如何確定電場中某點的電勢呢 5 電勢具有相對性 先規(guī)定電場中某處的電勢為零 然后才能確定電場中其他各點的電勢 通常取離場源電荷無限遠處或大地的電勢為零 6 電勢是標量 只有大小 沒有方向 負電勢表示該處的電勢比零電勢處電勢低 如圖所示是一條電場線上的三點 電場線的方向由a到c a b間的距離等于b c間的距離 用 和Ea Eb Ec分別表示a b c三點的電勢和電場強度 可以斷定 電勢 電勢 等勢面 地理上 等高線表示地勢的高低 在電場中常用等勢面來表示電勢的高低 電場中電勢相同的各點構(gòu)成的面叫做等勢面 等勢面 等勢面的特點 1 等勢面一定跟電場線垂直 在同一等勢面上的任意兩點間移動電荷 電場力不做功 2 電場線總是從電勢高的等勢面指向電勢低的等勢面 任意兩個等勢面都不會相交 3 等差等勢面越密的地方電場強度越大 等勢面 幾種典型電場的等勢面 1 點電荷電場中的等勢面 以點電荷為球心的一簇球面 等勢面 2 等量異種點電荷電場中的等勢面 兩簇對稱曲面 等勢面 3 等量同種點電荷電場中的等勢面 兩簇對稱曲面 等勢面 5 勻強電場中的等勢面 垂直于電場線的一簇平面 4 形狀不規(guī)則的帶電導(dǎo)體附近的電場線及等勢面 等勢面 如圖所示 虛線a b和c是某靜電場中的三個等勢面 它們的電勢分別為 和 一帶正電粒子射入電場中 其運動軌跡如實線KLMN所示 由圖可知 A 粒子從K到L的過程中 電場力做負功B 粒子從L到M的過程中 電場力做負功C 粒子從K到L的過程中 電勢能增加D 粒子從L到M的過程中 動能減少 等勢面 如圖所示 三個等差等勢面上有a b c d四點 若將一個正電荷由c經(jīng)a移動到d電場力做正功W1 若由c經(jīng)b移動到d電場力做正功W2 則 隨堂訓(xùn)練 兩塊帶電的平行金屬板相距2cm