电势能和电势

势能和电势

一、静电力做功

1.将电荷q从A沿直线移至B:

2.将电荷q从A沿折线(经M)移至B:

AM过程:

MB过程:W2=0

A经M到B的全程:

经验:当电荷沿直线运动时,力与沿电场线方向的位移的乘积可以计算功。

3.将电荷q从A沿曲线移至B:

将曲线分成无数段小段,每一小段都看作一小段直线。

将沿任意曲线电荷q 从A移至B,电场力做功都是等于电场力与AB在电场线上的投影AM的乘积。

4.如果移动的是负电荷-q

W= -qE·︱AM︱

结论:在匀强电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷经过的路径无关,仅与电荷的起始位置和终止位置有关(与初、末两点在沿电场线上的距离有关)。

推广:该结论对于非匀强电场也是适用的

二、电势能

电荷在电场中具有的势能。和重力势能一样要确定零势能位置,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的电势能规定为零。比零电势能高的电势能为正,比零电势能低的电势能为负

电势能用符号EP表示,单位为焦耳(J)。

注意:电势能具有相对性,电荷在某点的电势能,等于静电力把它从该点移动到零势能位置时所做的功

思考:电荷沿下列电场中的虚线AB移动时,电场力(静电力)做正功情况及电势能变化情况。

(1).静电力做正功,电势能减少;

(2).静电力做负功,电势能增加;

(3).静电力做负功,电势能增加;

(4).静电力做正功,电势能减少;

静电力对电荷做正功(负功)     ,电荷的电势能减少(增加)。

结论:静电力做的功等于电势能的减少量。

例1. 如图,在场强

的匀强电场中,将点电荷q=+1C从A移动到B,AB相距L=1m,静电力做功为多少?电势能如何变化?若规定EPA=0,则EPB=?

解:

静电力的功为

静电力做正功,电势能减小。

注意:某点的电势能,还跟零势能点的选取有关。比如这个例子不选A点为零势能点,那么B点的电势能就不是

了;如果选B点为零势能点,则该电荷在A点的电势能是

二、电势

如下图,两个平行的金属板AB分别带上等量异种电荷,把试探电荷q从极板间的电场中不同点移到极板B的过程,电场力做功不同,

表明:不同电荷在电场中的同一点电势能一般不同,同一个电荷在电场中的不同点,电势能也可能不同。

但是,如果求电势能Ep与相应的电荷q的比值,则电场中同一点的这个比值相同,与试探电荷q无关。

1.电势:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值。

2.公式:

3.单位:伏特(V) ,1V=1J/C

4.电势的特点

(1)电势具有相对性,要确定电势,应先规定电场中某处的电势为零。

(通常取离场源电荷无限远处或大地表面的电势为零。)

(2)电势是标量,有正负,数值取决于零电势面的选取。(负电势表示该处的电势比零电势处电势低。)

(3)沿电场线方向电势降低

三、等势面

1.定义:电场中电势相等的各点构成的面叫做等势面。

2.等势面的特点:

①在同一等势面上的任意两点间移动电荷,电场力不做功。

②电场线跟等势面垂直,且由电势较高的等势面指向电势    较低的等势面。

③不同等势面在空间不相交。

3.常见的等势面:

a.正的点电荷产生的电场,如下图,每一个圆圈(球面)都代表 一个等势面。

b.等量同种电荷的等势面

c .等量异种电荷的等势面

d.匀强电场的等势面

e.

练习:

1.下列关于电势能的说法中正确的是(       )

A.在电场中,电势高的地方,电荷具有的电势能一定大

B.在电场中某一点,若放入的电荷的电荷量越大,它的电

势能就越大

C.在正的点电荷电场中的任一点,正电荷具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能

D.在负的点电荷电场中的任一点,正电荷具有的电势能一定小于负电荷具有的电势能

2.带电粒子M只在电场力作用下由P点运动到Q点,在此过程中克服电场力做了

的功,那(     )

A.M在P点的电势能一定小于它在Q点的电势能

B.P点的场强一定小于Q点的场强

C.P点的电势一定高于Q点的电势

D.M在P点的动能一定大于它在Q点的动能

参考答案:1.CD正电荷在电势高的地方电势能比较大,在电势低的地方电势能比较小;负电荷在电势高的地方电势能比较小,在电势低的地方电势能比较大。

2.AD解释:从P到Q,克服电场力做功,电势能增加,A对;题意没有指明场强分布,不能确定场强的强弱,B错;带电粒子电荷正负不明,C无法判断。

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