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电场能的性质
考点一描述电场能的性质的物理量
1.静电力做功的特点
静电力做功与路径无关,只与电荷量和电荷移动过程始、末位置间的电势差有关.
2.电势能
(1)定义:电荷在电场中具有的势能,称为电势能.
(2)说明:电势能具有相对性,通常把无限远处或大地表面的电势能规定为零.
3.电势
(1)定义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量之比.
Ep
(2)定义式:φ=.
q
(3)矢标性:电势是标量,有正、负之分,其正(负)表示该点电势比零电势高(低).
(4)相对性:电势具有相对性,同一点的电势因选取零电势点的不同而不同.
4.静电力做功与电势能变化的关系
(1)静电力做的功等于电荷电势能的减少量,即W=E-E.静电力对电荷做多少正功,电
ABpApB
荷电势能就减少多少;电荷克服静电力做多少功,电荷电势能就增加多少.
(2)电势能的大小:由W=E-E可知,若令E=0,则E=W,即一个电荷在电场中
ABpApBpBpAAB
某点具有的电势能,数值上等于将其从该点移到零电势能位置过程中静电力所做的功.
技巧点拨
1.求电场力做功的四种方法
2.判断电势能变化的两种方法
(1)根据电场力做功:电场力做正功,电势能减少,电场力做负功,电势能增加.
(2)根据E=φq:正电荷在电势越高处电势能越大;负电荷在电势越高处电势能越小.
p
3.电势高低的四种判断方法
(1)电场线法:沿电场线方向电势逐渐降低.
WAB
(2)电势差与电势的关系:根据U=,将W、q的正负号代入,由U的正负判断φ、
ABABABA
q
φ的高低.
B
Ep
(3)E与φ的关系:由φ=知正电荷在电势能大处电势较高,负电荷在电势能大处电势较低.
p
q
(4)场源电荷的正负:取离场源电荷无限远处电势为零,正电荷周围电势为正值,负电荷周围
电势为负值;靠近正电荷处电势高,靠近负电荷处电势低.空间中有多个点电荷时,某点的
电势可以代数求和.
例题精练
1.如图1所示为某一带正电的点电荷产生的电场中的一条电场线.A、B、C、D为该电场线
上的点,相邻两点间距相等,电场线方向由A指向D.一个带正电的粒子从A点由静止释放,
运动到B点时的动能为E,仅考虑电场力的作用,则()
k
图1
A.从A点到D点,电势先升高后降低
B.粒子一直做匀加速运动
C.粒子在BC段电势能的减少量大于在CD段电势能的减少量
D.粒子运动到D点时动能等于3Ek
答案C
解析因为该电场线为一带正电的点电荷产生的,根据电场线的特点可知该正电荷在A点的
左侧,沿着电场线方向电势降低,即从A点到D点电势降低,选项A错误;由正点电荷的
电场线特点可知,从A到D电场强度越来越小,粒子加速度越来越小,可知粒子做加速度减
小的加速运动,选项B错误;由题图可知BC段靠近场源电荷,而电场线密集的地方,电势
降低较快,故BC段的电势差大于CD段的电势差,根据电场力做功W=qU,故BC段电场
力做的正功更多,则粒子在BC段电势能的减少量大于在CD段电势能的减少量,选项C正
确;若该电场是匀强电场,从A到B,根据动能定理有qU=E,从A到D,根据动能定理有
k
3qU=E,联立得E=3E,而该电场是非匀强电场,从A到D距离相等的两点间的电势
kDkDk
差越来越小,故粒子运动到D点时动能小于3E,选项D错误.
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