2016_2017学年高中物理第一章静电场4电势能和电势课件新人教版选修3_120170419259.ppt

* 4　电势能和电势 1.静电力做功的特点 在匀强电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,但与电荷经过的路径无关。这个结论在非匀强电场中同样适用。 2.电势能 (1)电势能:电荷在电场中具有的势能叫作电势能。 (2)静电力做的功与电势能变化的关系:静电力做的功等于电势能的减少量。若用WAB表示电荷从A点移动到B点的过程中静电力做的功,EpA和EpB分别表示电荷在A点和B点的电势能,公式表达为WAB=EpA-EpB。 (3)电势能等于什么:电荷在某点的电势能,等于把它从该点移动到零势能位置时静电力所做的功。 (4)电势能零点的规定: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。 将某电荷在一电场中由A点移到B点,若选不同的点作零势能参考点,A点(或B点)电势能的大小相同吗?从A点到B点的移动过程中电势能的变化相同吗? 提示:由于电势能具有相对性,选择不同的点作零势能参考点,同一点A(或B)的电势能大小可能不相同,但在同一过程中如由A到B,静电力做功相同,电势能的变化相同。 4.等势面 (1)等势面:电场中电势相同的各点构成的面叫作等势面。在同一个等势面上移动电荷时静电力不做功。 (2)等势面的特点:电场线跟等势面垂直,并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。 (3)等势面实例:孤立的点电荷电场的等势面是一族以点电荷位置为球心的同心球面,匀强电场的等势面是一族平行平面。 特别提醒静电力做功和重力做功有很多相似特点,不过要注意,地球产生的重力场只会对物体产生引力,而电场对电场中的电荷既可产生引力,也可产生斥力,所以计算静电力做功时要注意电荷的电性、移动的方向、电场强度的方向等,以便确定功的正负和电势能的变化情况。 2.对电势的理解 (1)电势的特点 ①电势的相对性:某点电势的大小是相对于零电势而言的,零电势选择的位置不同,则该点的电势就不同,零电势的选择是任意的,但通常选择地面和无穷远处为电势零点。 ②电势的固有性:电场中某点的电势大小是由电场本身的条件决定的,与在该点是否放有试探电荷及所放电荷的电性无关。 ③电势的标量性:规定了电势零点后,电场中各点的电势可以是正值,也可以是负值,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,在同一电场中,正电势一定高于负电势。如果规定无穷远处为零电势,则正电荷产生的电场中各点的电势为正值,负电荷产生的电场中各点的电势为负值。正负只表示大小,不表示方向。 特别提醒当涉及φ、Ep、q三者关系的问题时,一定要考虑三者的正负号问题。 ? 3.电势、电势能大小的判断方法 (1)电势能大小的判断方法 电荷在电场中才会具有电势能。电荷在A点具有的电势能为EpA,在B点具有的电势能为EpB,EpA和EpB的大小怎样来比较呢?在这两点间移动电荷,用静电力做功的方法来判断。 把电荷从A点移到B点,若静电力做正功,则该电荷的电势能减少,即EpAEpB,静电力做多少正功,电势能就减少多少;若静电力做负功(也可以说是克服静电力做功),则该电荷的电势能增加,即EpAEpB,静电力做多少负功,电势能就增加多少。 特别提醒电荷的电势能是否变化,与静电力对电荷是否做功有关,跟其他力是否做功无关,即电势能的变化是通过静电力做功实现的。 (2)电势高低的判断方法 电势高低的判断有两种方法,一是依据电场线,二是根据移动电荷时静电力做功。 ①利用电场线判断电势高低:沿电场线方向电势越来越低。 ②根据只在静电力作用下电荷的移动情况来判断:只在静电力作用下,电荷由静止开始移动,正电荷总是由电势高的点移到电势低的点;负电荷总是由电势低的点移向电势高的点。但它们都是由电势能高的点移向电势能低的点。 移动正电荷静电力做正功时,电势能减少,则是从电势高处移到电势低处,做负功时相反; 移动负电荷静电力做正功时,电势能减少,则是从电势低处移到电势高处,做负功时相反。 (3)电势正负的判断 若以无穷远处电势为零,则正电荷周围各点电势为正,负电荷周围各点电势为负。 4.等势面的特点及应用 (1)特点: ①在同一等势面上移动电荷时静电力不做功。 ②电场线总是跟等势面垂直,且由电势较高的等势面指向电势较低的等势面;等势面可以是封闭的,也可以是不封闭的。 ③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,等差等势面也稀疏,但等势面不相交。 (2)应用: ①由等差等势面的疏密程度判断电场的强弱。 ②由等势面判断电场中各点电势的高低。 ③由等势面判断在电场中移动电荷时静电力做功的情况。 ④根据等势面的分布确定电场线的分布。 类型一 类型二 类型三 类型四 电势、电势能的计算 【例1】 如果把q=1.0×10-8 C的点电荷Q从无穷远处移到电场中的A点,需要克服静电力做功W=1.2×