第4节

电势能和电势

1.静电力做功与路径无关, 只与电荷的初、末位置有关；静电力做的功等于电势能的减少量。

2．电荷在某点的电势能, 等于把它从该点移到零势能位置时静电力所做的功。

3．沿电场线方向, 电势逐渐降低。

4．电场线跟等势面垂直, 并且由电势高的等势面指向电势低的等势面。

5．无论粒子电性如何, 当粒子垂直进入匀强电场后, 电场力一定做正功。

一、静电力做功的特点

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．概念

电荷在静电场中具有的势能。用Ep表示。 2．静电力做功与电势能变化的关系

静电力做的功等于电势能的减少量, WAB＝EpA－EpB。

{电场力做?多少?正功，电势能减少?多少?；

3．电势能的大小

电场力做?多少?负功，电势能增加?多少?。

电荷在某点的电势能, 等于把它从这点移动到零势能位置时静电力做的功。 4．零势能位置

电场中规定的电势能为零的位置, 通常把离场源电荷无穷远处或大地处的电势能规定为零。

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：φ＝

Ep

。 q

3．单位：国际单位制中, 电势的单位是伏特, 符号是V,1 V＝1 J/C。 4．特点

(1)相对性：电场中各点电势的高低, 与所选取的零电势的位置有关, 一般情况下取无穷远或地球为零电势位置。

(2)标矢性：电势是标量, 只有大小, 没有方向, 但有正负。 5．与电场线关系：沿电场线方向电势逐渐降低。

四、等势面 1．定义

电场中电势大小相同的各点构成的面叫做等势面。 2．等势面与电场线的关系 (1)电场线跟等势面垂直。

(2)电场线由电势高的等势面指向电势低的等势面。

1．自主思考——判一判

(1)只要电荷在电场中移动, 电场力一定做功。(×)

(2)电场力做功与重力做功类似, 与初末位置有关, 与路径无关。(√) (3)电势有正、负, 是矢量。(×)

(4)在匀强电场中沿电场线方向, 电势降低最快。(√) (5)等势面上, 不仅各点电势相同, 电场强度也一定相同。(×)

(6)电势能是相对的, 规定不同的零势能点, 电荷在电场中某点的电势能不同。(√) 2．合作探究——议一议

(1)一电荷在某电场中运动了一周又回到出发点, 电场力对该电荷做功吗？

提示：不做功。由功的定义式可知, 电荷运动一周位移为0, 故电场力一定不做功。 (2)电势能与重力势能类似, 也有正负, 其正负有何意义？

提示：电势能为正值时, 表明电荷在该处电势能大于零；当电势能为负值时, 表明电荷在该处电势能比零小。

(3)为何说当电荷沿等势面移动时, 电场力不做功？

提示：由于电场线与等势面垂直, 即电荷所受的电场力与等势面垂直, 即当电荷沿等势面移动时, 电场力方向始终与速度方向垂直, 电场力不做功。

对电场力做功的理解

1．匀强电场中电场力做功的计算

W＝qELcos θ, 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：夹角为锐角, 电场力做正功；夹角为钝角, 电场力做负功；电场力和位移方向垂直时不做功。此法常用于匀强电场中恒定电场力做功情况的判断。