1、第四节第四节 电势能和电势电势能和电势第一章第一章 静电场静电场试探电荷静止的放入电场中试探电荷静止的放入电场中,将如何运动将如何运动?E 电荷做加速运动电荷做加速运动,一段时间后获一段时间后获得一定的速度得一定的速度,试探电荷的动能增加试探电荷的动能增加.+F讨论：什么能转换为动能的呢讨论：什么能转换为动能的呢?将试探正电荷将试探正电荷q在电场强在电场强度为度为E的匀强电场中沿几条不的匀强电场中沿几条不同路径从同路径从A点移动到点移动到B点点,静电静电力对电荷做功分别为多少力对电荷做功分别为多少?甲甲EMW=F cos|AB|=q E|AM|AB|=q E|AM|A AB B沿沿 直直 线线
2、ABqF甲甲EA AB B沿沿 折折 线线AMBMABA MW1=qE|AM|W2=0M B所以：全过程做功所以：全过程做功 W=W1+W2=q E|AM|qFqFENAB乙乙沿曲线沿曲线ANB呢呢?F用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近用无数组跟静电力垂直和平行的折线来逼近ANBANBMW=q E|AM|由以上的推导我们发现了什么由以上的推导我们发现了什么?E乙乙 在匀强电场中移动电荷时在匀强电场中移动电荷时,静电力做静电力做的功与电荷的起始位置和终止位置有关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但与电荷经过的路径无关.推广推广:非匀强电场也适用非匀强电场也适用.一一.
3、静电力做功的特点静电力做功的特点 我们学过了什么物理我们学过了什么物理量做功与路径无关量做功与路径无关,只与只与初末位置有关初末位置有关?地球地球负电负电荷荷m+q重力场与电场的类比重力场与电场的类比 重力场重力场 电场电场mgqE场方向场方向场方向场方向地球附近的重力场跟电荷的电场相似地球附近的重力场跟电荷的电场相似正电正电荷荷-qqE场方向场方向重力做功与重力势能的关系重力做功与重力势能的关系WG =EP1 -EP2 =-EP1.重力做正功重力做正功,重力势能减少重力势能减少.重力做负功重力做负功,即物体克服重力做功即物体克服重力做功,重力势能增加重力势能增加.重力做的功等于重力势能的减少
4、量重力做的功等于重力势能的减少量.正电荷从正电荷从A点移到点移到B点时点时,静电力做正功静电力做正功,电荷电荷的电势能减少的电势能减少.正电荷从正电荷从B点移到点移到A点时点时,静电力做负功静电力做负功,即电即电荷克服静电力做功荷克服静电力做功,电荷电荷的电势能增加的电势能增加.ABE+vABE+v电场力做功与电势能的关系电场力做功与电势能的关系二二.电势能电势能电场中的电荷由于受到电场力电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。作用而具有的势能。1.定义定义:2.静电力做的功等于电势能的减少量静电力做的功等于电势能的减少量WAB=EPA EPB=EP 例例1.如图如图,在场强在场强 的匀强
5、电场的匀强电场中中,点电荷点电荷q=+1C从从A移动到移动到B,AB相距相距L=1m,电场力做功为多少电场力做功为多少?电势能如何变化电势能如何变化?CNE310EW=E q L=J310JWEp310即电势能减少即电势能减少J310q qFAB思考思考 要想确定电荷要想确定电荷q在在B点的电势能点的电势能,该怎么办该怎么办?(提示提示:类似于重力势能的确定类似于重力势能的确定 )类似重力势能类似重力势能,首先要确定零电势能处首先要确定零电势能处.设设A点的电势能点的电势能0PAEPBPAABEEWJWEABPB310点评点评:1.1.确定电势能确定电势能,首先要确定零电势能处首先要确定零电势
6、能处.2.2.电势能为负表示电荷在该处的电势能电势能为负表示电荷在该处的电势能小于零电势能处小于零电势能处.二二.电势能电势能电场中的电荷由于受到电场力电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能。作用而具有的势能。1.定义定义:2.静电力做的功等于电势能的减少量静电力做的功等于电势能的减少量WAB=EPA-EPB 电荷在某点的电势能电荷在某点的电势能,等于静电力把它等于静电力把它 从该点移动到零势能位置时电场力所做的功从该点移动到零势能位置时电场力所做的功.(通常把离场源通常把离场源无限远处无限远处或或大地表面大地表面的的电势能规定为零电势能规定为零)什么是什么是比值定比值定义法义法?之前学过
7、的什之前学过的什么物理量是通过它么物理量是通过它定义的定义的?取取O点的电势能为零点的电势能为零,则则:EPA=q E L COSELCOSqEPA讨论电势能与电荷的比值讨论电势能与电荷的比值?ALOE+电荷在电场中某一点的电势能与电荷在电场中某一点的电势能与它的电荷量的比值它的电荷量的比值2.公式公式:qEP3.单位单位:伏特伏特 符号为符号为V1 V=1 J/C三三.电势电势1.定义定义:1.沿着电场线方向沿着电场线方向,电势电势将怎样变化将怎样变化?2.如何确定电场中某点的电如何确定电场中某点的电势势?(提示提示:类比于电势能的确定类比于电势能的确定.).)3.电势为负数时电势为负数时,
8、负号表示方负号表示方向吗向吗?1.电场线指向电势降低的方向电场线指向电势降低的方向2.与电势能的情况相似与电势能的情况相似,应先确定电场应先确定电场中某点的电势为零中某点的电势为零.(通常取离场源电通常取离场源电荷无限远处或大地的电势为零荷无限远处或大地的电势为零.)3.电势是标量电势是标量,只有大小只有大小,没有方向没有方向.(负电负电势表示该处的电势比零电势处电势低势表示该处的电势比零电势处电势低.)例例2.将一电量为将一电量为 的点电的点电荷从电场外一点荷从电场外一点P移至电场中某点移至电场中某点A,电电场力做场力做 功功 ,求求A点的电势点的电势.cq6102J5104解解:设场外一点
9、设场外一点P的电势为的电势为0pJWEPA5104VVqEPAA2010210465从从P A,电场力做的功电场力做的功 PAEW 点评点评:电势的确定首先要确定零电势处电势的确定首先要确定零电势处,且电势可以为负且电势可以为负.思考思考 在上面关于电势能和电势的讨在上面关于电势能和电势的讨论及插图中论及插图中,我们一直把试探电荷我们一直把试探电荷q当作正电荷处理当作正电荷处理.请把请把q当做负电荷当做负电荷,重复以上讨论重复以上讨论.其结果与上面的结果其结果与上面的结果是否一致是否一致?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
10、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（A=B），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”。QCBA 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：四、等势面：电场中电势相同的各点构成的面。电场中电势相同的各点构成的面。（1 1）在同一等势面上移动电荷，电场力不做功；）在同一等势面上移动电荷，电场力不
11、做功；（2 2）等势面与电场线处处垂直；）等势面与电场线处处垂直；（3 3）等势面间的疏密程度表示了场强的大小；等）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。向是由高等势面指向低等势面。（4 4）匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均）匀强电场的等势面是一组相互平行的疏密均 匀的平面；匀的平面；几种常见电场的等势面分布图谱：几种常见电场的等势面分布图谱：离导体表面越近，离导体表面越近，等势面的形状与导体等势面的形状与导体表面越相似。表面越相似。1.1.处于静电平衡状态的导体上各点的电势处处于
12、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。处相等，整个导体是一个等势体。AB若若 A AB B，则，则E EPAPAEEPBPB，WWABAB0,0,电荷受力不平衡。电荷受力不平衡。2 2、等势面与电场线一样是人们为了形象描绘电、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。描述了电场的分布情况，两者互相垂直。因为处于静电平衡状态的导体内部场强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
13、体内各点荷电场力都不做功，表明导体内各点（包括表面）的电势都相等，所以整个（包括表面）的电势都相等，所以整个导体是等势体，导体表面是等势面导体是等势体，导体表面是等势面 推论：地球是处于静电平衡状态的推论：地球是处于静电平衡状态的大导体大导体（1 1）跟地球相连的导体是等势体）跟地球相连的导体是等势体（2 2）实际中常取地球或与地球相连）实际中常取地球或与地球相连的导体的电势作参考，认为它们的的导体的电势作参考，认为它们的电势为零电势为零例例3 3、关于等势面正确的说法是（、关于等势面正确的说法是（）A A电荷在等势面上移动时不受电场力作用，电荷在等势面上移动时不受电场力作用，所以不做功；所以
14、不做功；B B等势面上各点的场强相等；等势面上各点的场强相等；C C等势面一定跟电场线垂直；等势面一定跟电场线垂直；D D两不同等势面在空间不能相交。两不同等势面在空间不能相交。CD 诗歌是一种忧郁的媒体，而诗人的使命是孤独的。垂下的头颅只是为了让思想扬起，你若有一个不屈的灵魂，脚下就会有一片坚实的土地。只要春天还在我就不会悲哀纵使黑夜吞噬了一切太阳还可以重新回来只要生命还在我就不会悲哀纵使陷身茫茫沙漠还有希望的绿洲存在只要明天还在我就不会悲哀冬雪终会悄悄融化春雷定将滚滚而来 我和这个世界不熟。这并非是我安静的原因。我依旧有很多问题，问南方，问故里，问希望，问距离。我和这个世界不熟。这并非是我
15、绝望的原因。我依旧有很多热情，给分开，给死亡，给昨天，给安寂。我和这个世界不熟。这并非是我虚假的原因。我依旧有很多真诚，离不开，放不下，活下去，爱得起。我和这个世界不熟。这并非是我孤寂的原因。我依旧有很多诉求，需慰藉，待分享，惹心烦，告诉你。我和这个世界不熟。这并非是我冷漠的原因。我依旧有很多动情，为时间，为白为天黑，畏天命。那时我们有梦，一切都是命运，一切都是烟云一切都是没有结局的开始，一切都是稍纵即逝的追寻，一切欢乐都没有微笑，一切苦难都没有泪痕，一切语言都是重复，一切交往都是初逢，一切爱情都在心里，一切往事都在梦中，一切希望都带着注释，一切信仰都带着呻吟，一切爆发都有片刻的宁静，一切死亡
16、都有冗长的回声。走吧，落叶吹进深谷，歌声却没有归宿。走吧，冰上的月光，已从河面上溢出。走吧，眼睛望着同一片天空，心敲击着暮色的鼓。走吧，我们没有失去记忆，我们去寻找生命的湖。走吧，路呵路，飘满了红罂粟。我不相信，生活是沼泽，我不相信，生命旅途不能一路高歌；我不相信，成长是懦弱，我不相信，双手握不住执着的绳索。人生一世，草木一秋，我们就跟大树上的叶子一样，早晚会枯黄陨落。树叶虽小但见证了春秋，既目睹了繁花似锦，也目睹了大树凋零。我们都是很相似的树叶，因为人生就是这样，生老病死是谁都要经过的。如果你是条船，漂泊就是你的命运，可别靠岸。谁校对时间 谁就会突然老去 虽生犹死的寂寞让生命都凋零了人总要慢
17、慢成熟，将这个浮华的世界看得更清楚，看穿伪装的真实，看清隐匿的虚假，很多原本相信的事便不再相信。但是，要相信，这个世界里美好总要多过阴暗，欢乐总要多过苦难，还有很多事，值得你一如既往的相信。人生不能像做菜，把所有的料都准备好了才下锅 卑鄙是卑鄙者的通行证高尚是高尚者的墓志铭 早上，灿亮的阳光扑进来，他还睡着。我打开窗帘，看窗外那一片平凡而现实的风景。心想，在平凡和现实里，也必有巨大的美的可能吧。那时我们还年轻。穿过残垣断壁苍松古柏，我们来到山崖上。沐浴着夕阳，心静如水，我们向云雾飘荡的远方眺望。其实啥也看不到，生活的悲欢离合远在地平线以外，而眺望是一种青春的姿态。才子当然心里冰雪般的透彻：有些
18、事，只能一个人做。有些关，只能一个人过。有些路啊，只能一个人走。不必向我诉说春天我的心里并没有秋寒不必向我解释色彩我的眼里自有一片湛我叹世事多变幻世事望我却依然 我和这个世界不熟。这并非是我逃避的原因。我依旧有很多憧憬，对梦想，对记忆，对失败，对希冀。我和这个世界不熟。这并非是我卑微的原因。我依旧有很多勇敢，不信输，不信神，不信天，不信地。我和这个世界不熟。这并非是我失落的原因。我依旧有很多高昂，有存在，有价值，有独特，有意义。说实话离开故乡久了，家的概念变得混乱。有时我在他乡的天空下开车，会突然感到纳闷：我在哪儿？这就是我家吗？我家，在不同的路标之间。这世界上唯一扛的住岁月摧残的就是才华。1
19、、垂下的头颅只是为了让思想扬起，你若有一个不屈的灵魂，脚下就会有一片坚实的土地。曾几何时，我们做了世上那最柔情的人，为一朵花低眉，为一朵云驻足，为一滴雨感动长的是磨难，短的是人生 生命之所以有意义是因为它会停止。生命可以随心所欲，但不能随波逐流。如果出现了绝壁，那么就越过它，就能把绝壁变成桥了一曲终了，繁花散尽，伊人已逝，只余一声空叹。欲戴王冠，必承其重。有时候，同样的一件事情，我们可以去安慰别人，却说服不了自己。行到水穷处，坐看云起时。所谓的王，乃最贪婪，最豪爽，最易怒之人。且清且浊，追求极致人生。为臣者，因之而仰慕，追随其左右。因此，臣民才会有称王之志，追寻自己的理想。这个世界其实从不曾有一个人能取代另一个人的位置，所谓的取代，只是以前的那个人被遗忘面对大河我无限惭愧我年华虚度 空有一身疲倦和所有以梦为马的诗人一样岁月易逝 一滴不剩你穷，是因为你没有野心 见了他，她变得很低很低，低到尘埃里。但她心里是欢喜的，从尘埃里开出花来。如果你是鱼 不要迷恋天空如果你是鸟 不要痴情海洋 世界上的事情，最忌讳的就是个十全十美，你看那天上的月亮，
