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仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而
§1 电势能和电势
第十章 静电场中的能量
人教版(2019)必修 第三册
目录
电势能
静电力做功的特点
1
2
3
电势
仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而
新课引入
一个正电荷在电场中只受到静电力F的作用，它在电场中由A点运动到B点时,静电力做了正功WAB，由动能定理可知，该电荷的动能增加了WAB，从能量转化的角度思考，物体动能增加了，意味着另外一种形式的能量减少了。这是一种什么形式的能量呢？
思考与讨论：
仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而
第一部分 静电力做功的特点
一个质量为m的物体在地面某位置所受的重力是一定的，不管他怎样运动，其所受重力的大小都等于mg，方向竖直向下；一个带正电的电荷量为q的试探电荷在匀强电场中某位置所受的静电力也是一定的，不管他怎样运动，其所受静电力的大小都等于qE，方向电场强度E的方向相同。重力做功具有跟路径无关的特点，静电力做功是否也具有这一特点？
思考与讨论：
1.将正的检验电荷q分别沿直线和折线从A移至B，求电场力所做的功的表达式。
①沿直线A-B：WAB ＝Fcosθ|AB|＝qEcos θ|AB| ＝ qE|AM|
②沿折线A-M-B：
对AM：W1 = q E ·|AM|
对MB：W2 = 0
全程静电力对 q 所做的功WAMB = W1 + W2= q E·|AM|
F
E
A
B
M
·
·
q
θ
一、静电力做功的特点
2.将正的检验电荷q从A沿曲线移至B，求电场力所做的功的表达式。
把曲线分成无数小段，每一小段中，设想 q 都从起点先沿电场方向、再沿垂直电场方向到达终点。各小段沿垂直电场方向运动时，静电力是不做功的，各小段沿电场方向移动的位移之和等| AM| ，q 沿任意曲线从 A 点移动到 B 点静电力所做的功也是W＝qE|AM|。
一、静电力做功的特点
静电力做功与路径无关,由初末位置来决定.
做功的过程是一个能量转化的过程。
重力做功的过程是重力势能与动能相互转化的过程.
那么电场力做功的过程是什么能转化为什么能呢？
与重力做功情况相似。
一、静电力做功的特点
仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而
第二部分 电势能
1.电场中的电荷由于受到电场力作用而具有的势能，这种势能叫电势能（Ep）。
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。
把正电荷从A点移到B
+
把正电荷从B点移到A
-
二、电势能
（1）只要电场力对电荷做正功，电荷的电势能减小
（2）只要电场力对电荷做负功，电荷的电势能增大
（3）电场力做的功等于电势能的减少量
2.结论：
二、电势能
注意：
3.电荷在某点的电势能，等于静电力把它从该处移动到零势能位置所做的功。
WAB = EPA - EP0
EPA = WAB
二、电势能
（1）通常把电荷在离场源电荷无限远处的电势能规定为零，或把电荷在大地表面上电势能规定为零。
（2）电势能由电荷和电荷在电场中的相对位置决定，具有相对性。
（3）电势能是标量,但有正负。
4.重力势能和电势能类比
重力场中，重力：地球和物体之间存在的吸引力
电场中，电场力：电荷之间的作用力
有重力就有重力势能Ep= mgh
有电场力就有相应的能，叫电势能EP
Ep由物体和地面间的相对位置决定
EP由电荷间的相对位置决定
电场力做正功，电势能就减少
电场力做负功，电势能就增加
电场力作功，电势能改变
重力做功，重力势能改变
重力做正功，重力势能就减少
重力做负功，重力势能就增加
W重 = EP初-EP末
W电 = EP初-EP末
A
0
l
θ
E
-
该比值是一个与q无关，仅与电场及A点的位置有关的量。
如图，规定O点的电势能为零，求：
（1）电荷量为-q的点电荷在A点的电势能。
（2）电荷量为+2q的点电荷在A点的电势能
该比值称为A点的电势
零势能参考点
电势能的大小是与试探电荷的电性和电量q都有关，故不能用“电势能”来描述电场的能的性质。
仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而
第三部分 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，叫做这一点的电势。
2、定义式：
（EP及q含符号）
电势能
重力势能
电势
高度
3、单位：伏特，符号为V
4、电势只有大小，没有方向，是标量
5、电势具有相对性
电势是相对于零势能参考点的，一般选取无穷远电势为0，实际应用中常取大地电势为0。
三、电势
类比
6、电势的高低比较
电荷由A点运动的B点 正电荷 负电荷
电场力做功 正功 负功
电势能变化 减少 增加
电势 变化
减少
减少
三、电势
结论：
（1）沿着电场线方向电势逐渐降低。
（2）根据只在静电力作用下电荷的移动情况来判断
①只在静电力作用下，电荷由静止开始移动，正电荷总是由电势高的点移到电势低的点；负电荷总是由电势低的点移向电势高的点。
②移动正电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势高处移到电势低处，做负功时相反。
③移动负电荷静电力做正功时，电势能减少，则是从电势低处移到电势高处，做负功时相反。
仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而
课堂练习
1．一个电荷只在电场力作用下从电场中的A点移到B点时，电场力做了5×10-6 J的功，那么（　　）
A．电荷在B处时将具有5×10-6 J的电势能
B．电荷在B处将具有5×10-6 J的动能
C．电荷的电势能减少了5×10-6 J
D．电荷的动能减少了5×10-6 J
C
【答案】C【详解】CD．在只有电场力的作用下，电荷的动能和电势能之和保持不变，电场力做了5×10-6 J的功，由动能定理可得电荷将增加5×10-6 J的动能，同时减少5×10-6 J的电势能；故C正确、D 错误；AB．如果取A点为零势能点，则电荷在B处时将具有-5×10-6 J的电势能；如果电荷在A点时动能为零，则电荷在B处将具有5×10-6 J的动能；由于零势能点未知、电荷在A点的动能未知，故A、B错误。故选C。
2．某静电除尘设备集尘板的内壁带正电，设备中心位置有一个带负电的放电极，它们之间的电场线分布如图所示，虚线为某带电烟尘颗粒(重力不计)的运动轨迹，A、B是轨迹上的两点，C点与B点关于放电极对称，下列说法正确的是(　　)
A．A点电势低于B点电势
B．A点电场强度小于C点电场强度
C．烟尘颗粒在A点的动能小于在B点的动能
D．烟尘颗粒在A点的电势能小于在B点的电势能
AC
【答案】AC【详解】由沿电场线方向电势降低可知，A点电势低于B点电势，A正确；由图可知，A点电场线比C点密集，因此A点的场强大于C点场强，B错误；烟尘颗粒带负电，从A到B的过程中，电场力做正功，动能增加，烟尘颗粒在A点的动能小于在B点的动能，电势能减小，烟尘颗粒在A点的电势能大于在B点的电势能，C正确D错误．
3．如图所示，以坐标原点O为圆心、半径为r的圆与坐标轴交于a、b、c、d，在O点固定一个正点电荷Q，另外还有一方向与x轴正方向相同、场强大小为E的匀强电场。当一正点电荷q在圆上移动时，则（　　）
A．从a移到c，电场力对q做功为2qEr
B．从a移到c，电场力对q不做功
C．从d移到b，电场力对q做功为2qEr
D．从d移到b，电场力对q不做功
BC
【答案】BC【详解】AB．正点电荷q从a移到c，点电荷Q产生的电场对q不做功，在匀强电场中，a、c两点的电势相等，电场力对q也不做功，故A错误，B正确；CD．点电荷q从d移到b，点电荷Q产生的电场对q不做功，匀强电场对q做功为W=qE·2r=2qEr所以电场力做功为2qEr，故C正确，D错误。故选BC。
4．如图所示的电场中有A、B两点，下列判断正确的是（　　）
A．电势φA>φB，场强EA>EB
B．电势φA>φB，场强EAC．将正电荷从A点移到B点，电场力做正功，电势能减少
D．将同一负电荷分别放在A、B两点，电荷具有的电势能EpA>EpB
BC
【答案】BC【详解】AB．电场线的疏密表示电场的强弱，故场强EAφB选项A错误，B正确；C．将正电荷从A点移到B点，电场力做正功，电势能减少，选项C正确；D．由于φA>φB，电荷带负电，据Ep=qφ可知EpA仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而浸多也著于竹帛谓之仓颉之初作书盖依类象形故谓之文其形声相益即谓之字文者物象之本字者言孳乳而
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