4 电势能和电势 一、静电力做功的特点 将电荷q在电场中从A点沿两条不同的路径直线AB,折线AMB移动到B点。 (1)静电力做功分别是多少? (2)静电力做功有什么特点? 提示:(1)两次静电力做功均为W=qE·lcosθ。 (2)在静电场中移动电荷时,静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关,与电荷经过的路径无关。 二、电势能 1.意义:电荷在电场中的势能,可用Ep表示。 2.大小:电荷在某点的电势能,等于_____把它从该点移动到_____位置时所 做的功。 3.与静电力做功的关系:静电力做的功等于电势能的_____,用公式表示 WAB=EpA-EpB。 静电力做正功,电势能_____;静电力做负功,电势能_____。 4.电势能的数值大小与_____的选取有关,通常把_____或大地表面上 的电势能规定为零。 静电力 零势能 减少量 减少 零势能点 无限远处 增加 三、电势 1.意义:电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的_____。 2.定义式和单位:φ=____,在国际单位制中,电势的单位为伏特,符号:__。 3.矢标性:电势是_____,但有正值和负值之分。 比值 V 标量 【易错辨析】 (1)电势是相对的,电场中某点的电势跟零电势位置的选择有关。 ( ) (2)电势的正、负说明电势有方向。 ( ) (3)沿着电场线方向电势逐渐降低。 ( ) (4)电势由电荷的电势能决定。 ( ) (5)正电荷具有的电势能一定大于负电荷具有的电势能。 ( ) √ × √ × × 四、等势面 1.意义:电场中_____的各点构成的面叫作等势面。 2.特点: (1)等势面一定能够跟电场线垂直,即跟电场强度的方向垂直。 (2)电场线总是由电势高的等势面指向电势低的等势面,两个不同的等势面永不 相交。 电势相同 (3)画出下图中A点所在的等势面 提示: 知识点一 静电力做功与电势能变化的关系 1.静电力做功的特点: (1)静电力对电荷所做的功,与电荷的初末位置有关,与电荷经过的路径无关。该结论适用于任何静电场。 (2)无论带电体在电场中做直线运动还是做曲线运动,无论带电体只受静电力作用还是受多个力作用,无论静电力做正功还是做负功,静电力做功的特点不变。 2.电势能的性质: (1)系统性:电势能是由电场和电荷共同决定的,是属于电荷和电场所共有的,我们习惯上说成电荷的电势能。 (2)相对性:电势能是相对的,其大小与选定的参考点有关。确定电荷的电势能,首先应确定零势能点的位置。 (3)标量性:电势能是标量,有正负但没有方向。电势能为正值表示电势能大于参考点的电势能,电势能为负值表示电势能小于参考点的电势能。 3.电势能增减的判断方法: (1)做功判断法:无论正、负电荷,只要电场力做正功,电荷的电势能一定减小;只要电场力做负功,电荷的电势能一定增大。 (2)电势判断法:由公式Ep=qφ知,正电荷在电势高的地方电势能大,负电荷在电势高的地方电势能小。 (3)能量守恒法:只有电场力做功时,电荷的动能和电势能互相转化,动能减少多少,电势能就增加多少,反之亦然。 【典例示范】如图所示,在电场强度为E=104 N/C、方向水平向右的匀强电场中,用一根长l=1 m的绝缘细杆(质量不计)固定一个质量为m=0.2 kg、电荷量为q=5×10-6 C的带正电的小球。细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动。现将杆由水平位置A轻轻释放,在小球运动到最低点B的过程中,静电力对小球做功多少?小球电势能如何变化? 【解析】静电力做功与路径无关。在小球由A运动到最低点B的过程中,静电力对小球做的正功为 W=qEl=5×10-6×104×1 J=0.05 J 静电力对小球做正功,小球电势能减少,减少的电势能为0.05 J。 答案:0.05 J 电势能减少0.05 J 【规律方法】 匀强电场中电场力做功的计算 1.计算方法: W=qELcosθ,其中θ为电场力与位移间夹角。 2.电场力做功的正负判断: (1)根据电场力和位移方向的夹角判断(电场力为恒力)。 (2)根据电场力和瞬时速度方向的夹角判断。 (3)根据电势能的变化情况判断:若电 ... ...
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