高二物理第2讲：电场中能的性质-讲义（学生版）.pdf

第二讲：电场中能的性质

学习目标

1.理解电势能的概念

2.区分电势能、电势、电势差，理解之间的关系

3.从能量角度解决电学问题

一、电场力做功与电势能

静电力做功的特点

1．静电力做功的推导

如图所示，试探电荷在电场强度为的匀强电场中沿几条不同路径从点移动到点，求静电力对电荷

所做的功．

2．静电力做功的特点

静电力对电荷所做的功与电荷的起始位置和终止位置有关，而与电荷经过的路径无关．

【特别提醒】

①这个结论虽然是从匀强电场中推导出来的，但对非匀强电场也是适用的．

②在同一电场中，只要初、末位置、确定了，在这两点间移动电荷，电场力所做的功就是确

定值，这一点与重力做功的情况很相似．

【想一想】

我们学过的什么物理量做功与路径无关，只与初、末位置有关？与静电力做功进行对比．

电势能

1．定义

类比重力势能，电荷在电场中也具有势能，我们称这种形式的能为电势能（

），用符号表示．

1

2．静电力做的功与电势能变化的关系

如果用表示电荷由点运动到点静电力所做的功，和分别表示电荷在点和点的

电势能，它们之间的关系为

（1）当为正值时，，表明静电力做，电势能；

（2）当为负值时，，表明静电力做，电势能．

说明：这跟重力做正功或负功时，重力势能的变化情况相似.

3．电势能的大小

由于，若规定点电势能为，即，则即电荷在电场中某

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．

【特别提醒】

静电力做的功只能决定电势能的变化量，而不能决定电荷在电场中某点电势能的数值．只有先把电

场中某点的电势能规定为，才能确定电荷在电场中其他点的电势能．

【深度理解】

对电势能及其变化的理解

1．既适用于匀强电场，也适用于非匀强电场；既适用于正电荷，也适用于负电

荷．

2．电势能由电场和电荷共同决定，属于电场和电荷系统所共有的，我们说某个电荷的电势能只是一种

简略的说法．

3．电势能是一个相对量，其数值与零电势能位置的选择有关，因此确定电荷的电势能首先应确定参考

点，也就是零电势能位置．通常规定电荷在离场源电荷无穷远处的电势能为零，或规定电荷在大地表面

上的电势能为零．

4．电势能是标量，无方向，但有正、负．电势能的正、负仅表示大小，正值表示高于零电势能，负值

表示低于零电势能．

5．虽然电荷在电场中某点的电势能的大小与零电势能位置的选取有关，但电荷在某两点之间的电势能

之差与零电势能位置的选取无关．

6．只有静电力做功时，电势能和其他形式的能相互转化，但总能量不变．

典题精炼

1.电场中有，两点，在将某电荷从点移到点的过程中，电场力对该电荷做了正功，则下列说法

中正确的是（）

A.该电荷是正电荷，且电势能减少

2

B.该电荷是负电荷，且电势能增加

C.该电荷电势能增加，但不能判断是正电荷还是负电荷

D.该电荷电势能减少，但不能判断是正电荷还是负电荷

2.如图所示，是其电场中的一条直电场线，一电子（重力不计）从点由静止释放，它将沿直线向点

运动，则可判断（）

A.该电场一定是匀强电场B.场强一定小于

C.电子具有的电势能一定大于D.两点的电势一定