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1、第四節(jié) 電勢(shì)能和電勢(shì),第一章 靜電場(chǎng),,試探電荷靜止的放入電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場(chǎng)中沿幾條不同路徑從A點(diǎn)移動(dòng)到B點(diǎn),靜電力對(duì)電荷做功分別為多少?,,,W=F cos|AB|=q E |AM|,,q,,,W1=qE |AM|,W2=0,,所以：全過(guò)程做功 W=W1+W2=q E|AM|,,,乙,沿曲線(xiàn)ANB呢?,,,,用無(wú)數(shù)組跟靜電力垂直和平行的折線(xiàn)來(lái)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(chǎng)中移動(dòng)電荷時(shí),靜電力做的功與
2、電荷的起始位置和終止位置有關(guān),但與電荷經(jīng)過(guò)的路徑無(wú)關(guān).,推廣:非勻強(qiáng)電場(chǎng)也適用.,,,,我們學(xué)過(guò)了什么物理量做功與路徑無(wú)關(guān),只與初末位置有關(guān)?,思考與討論,,,地球附近的重力場(chǎng)跟電荷的電場(chǎng)相似,正電 荷,,,-q,,qE,場(chǎng)方向,,,,WG = EP1 - EP2 = -EP,1. 重力做正功,重力勢(shì)能減少.,重力做負(fù)功,即物體克服重力做功, 重力勢(shì)能增加.,重力做的功等于重力勢(shì)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(shì)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(shì)能增加.,,,,二.電勢(shì)能,,電場(chǎng)中的電荷由于受到電場(chǎng)力 作用而具有的勢(shì)
3、能。,1. 定義:,2. 靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量,WAB = EPA EPB,=EP,,,,例1. 如圖,在場(chǎng)強(qiáng) 的勻強(qiáng)電場(chǎng)中,點(diǎn)電荷q=+1C從A移動(dòng)到B,AB相距L=1m,電場(chǎng)力做功為多少?電勢(shì)能如何變化?,W=E q L=,,,,即電勢(shì)能減少,A,B,,,要想確定電荷q在B點(diǎn)的電勢(shì)能,該怎么辦?,( 提示:類(lèi)似于重力勢(shì)能的確定 ),,,設(shè)A點(diǎn)的電勢(shì)能,點(diǎn)評(píng):,1.確定電勢(shì)能,首先要確定零電勢(shì)能處.,2.電勢(shì)能為負(fù)表示電荷在該處的電勢(shì)能小于零電勢(shì)能處.,,,二.電勢(shì)能,,電場(chǎng)中的電荷由于受到電場(chǎng)力 作用而具有的勢(shì)能。,1. 定義:,2. 靜電力做的功等于電勢(shì)能的減少量,WA
4、B = EPA - EPB,電荷在某點(diǎn)的電勢(shì)能,等于靜電力把它 從該點(diǎn)移動(dòng)到零勢(shì)能位置時(shí)電場(chǎng)力所做的功.,(通常把離場(chǎng)源無(wú)限遠(yuǎn)處或大地表面的電勢(shì)能規(guī)定為零),,,什么是比值定義法?之前學(xué)過(guò)的什么物理量是通過(guò)它定義的?,,,取O點(diǎn)的電勢(shì)能為零, 則:,EPA = q E L COS,,討論電勢(shì)能與電荷的比值?,,,電荷在電場(chǎng)中某一點(diǎn)的電勢(shì)能與它的電荷量的比值,2. 公式:,3. 單位: 伏特 符號(hào)為V,,1 V = 1 J/C,三. 電勢(shì),1. 定義:,,,1.沿著電場(chǎng)線(xiàn)方向,電勢(shì)將怎樣變化?,,,,2.如何確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)?,(提示:類(lèi)比于電勢(shì)能的確定.),3.電勢(shì)為負(fù)數(shù)時(shí),負(fù)號(hào)表示方向嗎
5、?,,,1. 電場(chǎng)線(xiàn)指向電勢(shì)降低的方向,2.與電勢(shì)能的情況相似,應(yīng)先確定電場(chǎng)中某點(diǎn)的電勢(shì)為零.(通常取離場(chǎng)源電荷無(wú)限遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零.),,3.電勢(shì)是標(biāo)量,只有大小,沒(méi)有方向.(負(fù)電勢(shì)表示該處的電勢(shì)比零電勢(shì)處電勢(shì)低.),,,例2. 將一電量為 的點(diǎn)電荷從電場(chǎng)外一點(diǎn)P移至電場(chǎng)中某點(diǎn)A, 電場(chǎng)力做 功 ,求A點(diǎn)的電勢(shì).,解:,設(shè)場(chǎng)外一點(diǎn)P的電勢(shì)為,點(diǎn)評(píng):電勢(shì)的確定首先要確定零電勢(shì)處,且電勢(shì)可以為負(fù).,,,,思考,在上面關(guān)于電勢(shì)能和電勢(shì)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(qǐng)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?cè)?jīng)用電場(chǎng)線(xiàn)描繪了電
6、場(chǎng)的力的性質(zhì)的分布圖，那么從能量的角度描繪出來(lái)的電場(chǎng)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(chǎng)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(chǎng)的能的分布圖呢？,我們知道，電場(chǎng)中每個(gè)點(diǎn)的電勢(shì)一般是不相同的，但仍然有許多點(diǎn)的電勢(shì)是相同的。例如點(diǎn)電荷形成的電場(chǎng)中，離場(chǎng)源距離相等的各點(diǎn)電勢(shì)都是相同的（ A=B ），若把這些點(diǎn)連起來(lái)，則構(gòu)成一個(gè)曲面，我們把這個(gè)面叫做“等勢(shì)面”。,在地圖上我們常用等高線(xiàn)來(lái)表示地形的高低，與此相似，電場(chǎng)中常用“等勢(shì)面”來(lái)表示電勢(shì)的高低。,,,四、等勢(shì)面：電場(chǎng)中電勢(shì)相同的各點(diǎn)構(gòu)成的面。,（1）在同一等勢(shì)面上移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力不做
7、功； （2）等勢(shì)面與電場(chǎng)線(xiàn)處處垂直； （3）等勢(shì)面間的疏密程度表示了場(chǎng)強(qiáng)的大??；等 勢(shì)面的法線(xiàn)表示了電場(chǎng)的方向，電場(chǎng)線(xiàn)的方 向是由高等勢(shì)面指向低等勢(shì)面。 （4）勻強(qiáng)電場(chǎng)的等勢(shì)面是一組相互平行的疏密均 勻的平面；,,,幾種常見(jiàn)電場(chǎng)的等勢(shì)面分布圖譜：,,,,離導(dǎo)體表面越近，等勢(shì)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(shì)處處相等，整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體。,若AB，則EPAEPB，WAB0,電荷受力不平衡。,2、等勢(shì)面與電場(chǎng)線(xiàn)一樣是人們?yōu)榱诵蜗竺枥L電場(chǎng)而引入的假想曲線(xiàn)；他們從兩個(gè)不同的角度描述了電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)處處為零，在導(dǎo)體的任意兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷電場(chǎng)力都不做功，表明導(dǎo)體內(nèi)各點(diǎn)（包括表面）的電勢(shì)都相等，所以整個(gè)導(dǎo)體是等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是等勢(shì)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(shì)體 （2）實(shí)際中常取地球或與地球相連的導(dǎo)體的電勢(shì)作參考，認(rèn)為它們的電勢(shì)為零,,,例3、關(guān)于等勢(shì)面正確的說(shuō)法是（ ）A電荷在等勢(shì)面上移動(dòng)時(shí)不受電場(chǎng)力作用， 所以不做功；B等勢(shì)面上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)相等；C等勢(shì)面一定跟電場(chǎng)線(xiàn)垂直；D兩不同等勢(shì)面在空間不能相交。,CD,,
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