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第四節(jié) 電勢能和電勢,第一章 靜電場,,試探電荷靜止的放入電場中,將如何運(yùn)動(dòng)?,,電荷做加速運(yùn)動(dòng),一段時(shí)間后獲得一定的速度,試探電荷的動(dòng)能增加.,,討論：什么能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的呢?,,,將試探正電荷q在電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中沿幾條不同路徑從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),靜電力對電荷做功分別為多少?,,,W=F cosθ·|AB|=q E ·|AM|,,q,,,W1=qE ·|AM|,W2=0,,所以：全過程做功 W=W1+W2=q E·|AM|,,,乙,沿曲線ANB呢?,,,,用無數(shù)組跟靜電力垂直和平行的折線來逼近ANB,W = q E·|AM|,,由以上的推導(dǎo)我們發(fā)現(xiàn)了什么?,,,在勻強(qiáng)電場中移動(dòng)電荷時(shí),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).,推廣:非勻強(qiáng)電場也適用.,,,,我們學(xué)過了什么物理量做功與路徑無關(guān),只與初末位置有關(guān)?,思考與討論,,,地球附近的重力場跟電荷的電場相似,正電 荷,,,-q,,qE,場方向,,,,WG = EP1 - EP2 = -ΔEP,1. 重力做正功,重力勢能減少.,重力做負(fù)功,即物體克服重力做功, 重力勢能增加.,重力做的功等于重力勢能的減少量.,,,正電荷從A點(diǎn)移到B點(diǎn)時(shí),靜電力做正功,電荷的電勢能減少.,正電荷從B點(diǎn)移到A點(diǎn)時(shí),靜電力做負(fù)功,即電荷克服靜電力做功,電荷的電勢能增加.,,,,二.電勢能,,電場中的電荷由于受到電場力 作用而具有的勢能。,1. 定義:,2. 靜電力做的功等于電勢能的減少量,WAB = EPA – EPB,=－ΔEP,,,,例1. 如圖,在場強(qiáng) 的勻強(qiáng)電場中,點(diǎn)電荷q=+1C從A移動(dòng)到B,AB相距L=1m,電場力做功為多少?電勢能如何變化?,W=E q L=,,,,即電勢能減少,A,B,,,要想確定電荷q在B點(diǎn)的電勢能,該怎么辦?,( 提示:類似于重力勢能的確定 ),,,設(shè)A點(diǎn)的電勢能,點(diǎn)評:,1.確定電勢能,首先要確定零電勢能處.,2.電勢能為負(fù)表示電荷在該處的電勢能小于零電勢能處.,,,二.電勢能,,電場中的電荷由于受到電場力 作用而具有的勢能。,1. 定義:,2. 靜電力做的功等于電勢能的減少量,WAB = EPA - EPB,電荷在某點(diǎn)的電勢能,等于靜電力把它 從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢能位置時(shí)電場力所做的功.,(通常把離場源無限遠(yuǎn)處或大地表面的電勢能規(guī)定為零),,,什么是比值定義法?之前學(xué)過的什么物理量是通過它定義的?,,,取O點(diǎn)的電勢能為零, 則:,EPA = q E L COSθ,,討論電勢能與電荷的比值?,,,電荷在電場中某一點(diǎn)的電勢能與它的電荷量的比值,2. 公式:,3. 單位: 伏特 符號為V,,1 V = 1 J/C,三. 電勢,1. 定義:,,,1.沿著電場線方向,電勢將怎樣變化?,,,,2.如何確定電場中某點(diǎn)的電勢?,(提示:類比于電勢能的確定.),3.電勢為負(fù)數(shù)時(shí),負(fù)號表示方向嗎?,,,1. 電場線指向電勢降低的方向,2.與電勢能的情況相似,應(yīng)先確定電場中某點(diǎn)的電勢為零.(通常取離場源電荷無限遠(yuǎn)處或大地的電勢為零.),,3.電勢是標(biāo)量,只有大小,沒有方向.(負(fù)電勢表示該處的電勢比零電勢處電勢低.),,,例2. 將一電量為 的點(diǎn)電荷從電場外一點(diǎn)P移至電場中某點(diǎn)A, 電場力做 功 ,求A點(diǎn)的電勢.,解:,設(shè)場外一點(diǎn)P的電勢為,點(diǎn)評:電勢的確定首先要確定零電勢處,且電勢可以為負(fù).,,,,思考,在上面關(guān)于電勢能和電勢的討論及插圖中,我們一直把試探電荷q當(dāng)作正電荷處理.請把q當(dāng)做負(fù)電荷,重復(fù)以上討論.其結(jié)果與上面的結(jié)果是否一致?,,,前面我們曾經(jīng)用電場線描繪了電場的力的性質(zhì)的分布圖，那么從能量的角度描繪出來的電場分布圖又是怎樣的呢？（正像地理上描繪的地形圖與礦產(chǎn)資源分布圖不一樣，電場的力的分布圖與能的分布圖肯定也是不一樣的。）用什么辦法可以描繪出電場的能的分布圖呢？,我們知道，電場中每個(gè)點(diǎn)的電勢一般是不相同的，但仍然有許多點(diǎn)的電勢是相同的。例如點(diǎn)電荷形成的電場中，離場源距離相等的各點(diǎn)電勢都是相同的（ φA=φB ），若把這些點(diǎn)連起來，則構(gòu)成一個(gè)曲面，我們把這個(gè)面叫做“等勢面”。,在地圖上我們常用等高線來表示地形的高低，與此相似，電場中常用“等勢面”來表示電勢的高低。,,,四、等勢面：電場中電勢相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面。,（1）在同一等勢面上移動(dòng)電荷，電場力不做功； （2）等勢面與電場線處處垂直； （3）等勢面間的疏密程度表示了場強(qiáng)的大小；等 勢面的法線表示了電場的方向，電場線的方 向是由高等勢面指向低等勢面。 （4）勻強(qiáng)電場的等勢面是一組相互平行的疏密均 勻的平面；,,,幾種常見電場的等勢面分布圖譜：,,,,離導(dǎo)體表面越近，等勢面的形狀與導(dǎo)體表面越相似。,,,1.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體上各點(diǎn)的電勢處處相等，整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢體。,若φA≠φB，則EPA≠EPB，WAB≠0,電荷受力不平衡。,2、等勢面與電場線一樣是人們?yōu)榱诵蜗竺枥L電場而引入的假想曲線；他們從兩個(gè)不同的角度描述了電場的分布情況，兩者互相垂直。,因?yàn)樘幱陟o電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零，在導(dǎo)體的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷電場力都不做功，表明導(dǎo)體內(nèi)各點(diǎn)（包括表面）的電勢都相等，所以整個(gè)導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面．,,,推論：地球是處于靜電平衡狀態(tài)的大導(dǎo)體． （1）跟地球相連的導(dǎo)體是等勢體 （2）實(shí)際中常取地球或與地球相連的導(dǎo)體的電勢作參考，認(rèn)為它們的電勢為零．,,,例3、關(guān)于等勢面正確的說法是（ ） A．電荷在等勢面上移動(dòng)時(shí)不受電場力作用， 所以不做功； B．等勢面上各點(diǎn)的場強(qiáng)相等； C．等勢面一定跟電場線垂直； D．兩不同等勢面在空間不能相交。,CD,,