电势能和电势
试探电荷静止的放入电场中,将如何运动? +
E F
电荷做加速运动,一段时间后获得一定的速度,试探电荷 的动能增加.
讨论：什么能转换为动能的呢?
A
沿直线
B
q
ө
A
甲
E B F M
W=F cosθ·|AB|=q E ·|AM|
A
沿 折 线AMB
B
өq
A
B q
F M
E F
甲
A
M W1=qE ·|AM|
解: 设场外一点P的电势为 p 0
从P A,电场力做的功 W E PA
EPA W 4 10 5 J
A
EPA q
4 10 5 2 10 6
V
20V
点评:电势的确定首先要确定零电势处,且电势可以为负.
思考
在上面关于电势能和电势的讨论及插图中,我们一直把试探 电荷q当作正电荷处理.请把q当做负电荷,重复以上讨论.其结果 与上面的结果是否一致?
2. 静电力做的功等于电势能的减少量
WAB = EPA - EPB
3. 电荷在某点的电势能,等于静电力把它 地表面的电势能规定为 零)
什么是比值定 义法?之前学过的什 么物理量是通过它 定义的?
+
A
E
讨论电势能与电荷的比值?
L
取O点的电势能为零, 则:
1. 重力做正功,重力势能减少. 2. 重力做负功,即物体克服重力做功, 重力势能增加.
电场力做功与电势能的关系
E
v
A
+
B
E
v
A
+
B
正电荷从A点移到B点时,静电 力做正功,电荷的电势能减少.
正电荷从B点移到A点时,静电 力做负功,即电荷克服静电力做功, 电荷的电势能增加.
二.电势能
1. 定义:
电场中的电荷由于受到电场力 作用而具有的势能。
几种常见电场的等势面分布图谱：
离导体表面越近， 等势面的形状与导体 表面越相似。
1.处于静电平衡状态的导体上各点的电势处处相等，整个导 体是一个等势体。
因为处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，在 导体的任意两点间移动电荷电场力都不做功，表明导 体内各点（包括表面）的电势都相等，所以整个导体 是等势体，导体表面是等势面．
M
B
W2=0
所以：全过程做功 W=W1+W2=q E·|AM|
沿曲线ANB呢?
E B N F
A
乙
用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近ANB
E
M
乙
W = q E·|AM|
由以上的推导我们发现了什么?
一.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.
推广:非匀强电场也适用.
我们学过了什么物理 量做功与路径无关,只与 初末位置有关?
重力场与电场的类比
重力场
m mg
电场
+q qE
场方向
场方向
地球
负电荷
-q qE
场方向
正电 荷
地球附近的重力场跟电荷的电场相似
重力做功与重力势能的关系 重力做的功等于重力势能的减少量.
WG = EP1 - EP2 = -ΔEP
θ
O
EPA = q E L COSθ
EPA ELCOS θ q
三. 电势
1. 定义:
电荷在电场中某一点的电势能与 它的电荷量的比值
2. 公式:
EP
q
3. 单位: 伏特 符号为V
1 V = 1 J/C
1.沿着电场线方向,电势 将怎样变化?
2.如何确定电场中某点的电 势? (提示:类比于电势能的确定.) 3.电势为负数时,负号表示方 向吗?
前面我们曾经用电场线描绘了电场的力的性质的分 布图，那么从能量的角度描绘出来的电场分布图又是怎 样的呢？（正像地理上描绘的地形图与矿产资源分布图 不一样，电场的力的分布图与能的分布图肯定也是不一 样的。）用什么办法可以描绘出电场的能的分布图呢？
我们知道，电场中每个点的电势 一般是不相同的，但仍然有许多点的 电势是相同的。例如点电荷形成的电 场中，离场源距离相等的各点电势都 是相同的（ φA=φB ），若把这些点 连起来，则构成一个曲面，我们把这 个面叫做“等势面”。
B· A·
若φA≠φB，则EPA≠EPB，WAB≠0,电荷受力不平衡。
2、等势面与电场线一样是人们为了形象描绘电场而引入的假想曲 线；他们从两个不同的角度描述了电场的分布情况，两者互相垂直。
推论：地球是处于静电平衡状态的 大导体．
（1）跟地球相连的导体是等势体
（2）实际中常取地球或与地球相连 的导体的电势作参考，认为它们的 电势为零．
·B ·A ·Q
·C
在地图上我们常用等高线来表示地形的高低，与此相 似，电场中常用“等势面”来表示电势的高低。
四、等势面：电场中电势相同的各点构成的面。
（1）在同一等势面上移动电荷，电场力不做功； （2）等势面与电场线处处垂直； （3）等势面间的疏密程度表示了场强的大小；等
势面的法线表示了电场的方向，电场线的方 向是由高等势面指向低等势面。 （4）匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均 匀的平面；
1. 电场线指向电势降低的方向 2.与电势能的情况相似,应先确定电场中某点的电势为零.(通常取离 场源电荷无限远处或大地的电势为零.)
3.电势是标量,只有大小,没有方向.(负电势表示该处的电势比零电势处电 势低.)
例2. 将一电量为q 2 10 6 c 的点电荷从电场外一点P移至电场
中某点A, 电场力做 功 4 105 J ,求A点的电势.