1、1,第2講 電場中能的性質(zhì),第九章,電 場,2,一、電勢差 1.定義：電荷在電場中由一點A移動到另一點B時，電場力所做的功WAB與該電荷電荷量q的比值WAB/q就叫做AB兩點的電勢差，用UAB表示. 2.定義式： 3.單位：伏特（1V=1J/C）,3,4.電勢差是標量，當有正負號時，正負代表電勢的高低. 5.電勢差也等于電場中兩點電勢之差 UAB=A-B UBA=B-A 6.電勢差由電場的性質(zhì)決定，與零電勢點選擇無關(guān).,UAB=-UBA,4,二、電勢 1.定義：電勢實際上是和標準位置的電勢差，即電場中某點的電勢.在數(shù)值上等于把1C正電荷從某點移到標準位置(零電勢點)時靜電力所做的功. 2.定義

2、式： 3.單位：伏特（1V=1J/C）,5,4.電勢是標量，當有正負號時，電勢的正負表示該點電勢比零電勢點高還是低. 5.相對性：電勢是相對的，只有選定零電勢點的位置才能確定電勢的值，通常取無限遠或地球的電勢為零. 6.高低判斷：順著電場線方向電勢越來越低.,6,三、電勢能 1.定義：電荷在電場中某點的電勢能在數(shù)值上等于把電荷從這一點移到電勢能為零處(電勢為零)靜電力所做的功. 2.定義式：Ep=q 3.單位：焦耳(J) 4.是標量，當有正負號時，電勢能的正負表示該點電勢能比零電勢能點高還是低.,7,關(guān)于電勢與電勢能的說法正確的是( ) A.電荷在電場中電勢高的地方電勢能大 B.在電場中的某點

3、，電量大的電荷具有的電勢能比電量小的電荷具有的電勢能大 C.正電荷形成的電場中，正電荷具有的電勢能比負電荷具有的電勢能大 D.負電荷形成的電場中，正電荷具有的電勢能比負電荷具有的電勢能小,CD,8,正電荷在電勢高處的電勢能比電勢低處的電勢能大，負電荷則反之，所以A錯.當具有的電勢為正值時，電量大的電荷具有的電勢能大于電量小的電荷具有的電勢能，當電勢為負值，恰好相反，所以B錯.正電荷形成的電場中，電勢為正值，這樣電勢與正電荷的電量來積為正值，而負電荷在正電荷形成的電場中電勢能為負值，因此C正確.負電荷形成的電場中，電勢為負值，因而正電荷具有的電勢能為負值，負電荷具有的電勢能為正值，所以D正確.,

4、9,四、等勢面 1.定義：電場中電勢相等的點構(gòu)成的面叫做等勢面. 2.等勢面的特點： (1)等勢面上各點電勢相等，在等勢面上移動電荷電場力不做功. (2)等勢面一定跟電場線垂直，而且電場線總是由電勢較高的等勢面指向電勢較低的等勢面.,10,(3)規(guī)定：畫等勢面(線)時，相鄰兩等勢面(或線)間的電勢差相等，這樣，在等勢面(線)密處場強大，等勢面(線)疏處場強小. (4)任意兩個等勢面不相交. (5)幾種常見的等勢面.,11,12,如圖9-2-1所示，在等量異種點電荷的電場中，將一個正的試探電荷由a點沿直線移到O點，再沿直線由O點移到c點.在該過程中，試探電荷的電勢能如何改變？,圖9-2-1,13

5、,根據(jù)電場線和等勢面的分布可知：試探電荷由a點沿直線移到O點，電場力做正功，再沿直線由O點移到c點的過程中，電荷沿等勢面運動，電場力不做功，電勢能不變化，故全過程試探電荷電勢能先減小后不變.,14,五、靜電感應(yīng) 1.靜電感應(yīng)現(xiàn)象 導(dǎo)體內(nèi)自由電荷在電場力作用下重新分布，導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量正、負電荷的現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)，這種正、負電荷叫做感應(yīng)電荷.,15,2.靜電平衡狀態(tài) 發(fā)生靜電感應(yīng)時，導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷受到電場力作用而定向移動，使導(dǎo)體中的正、負電荷重新分布，這時感應(yīng)的正、負電荷產(chǎn)生的附加場強E的大小等于外場強E0，方向相反，使導(dǎo)體中的合場強為零，導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷不再定向移動的狀態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài).,

6、16,3.導(dǎo)體達到靜電平衡的特點 (1)導(dǎo)體內(nèi)部的合場強處處為零，即：EE0-E0. (2)導(dǎo)體是一個等勢體，表面是一個等勢面. (3)導(dǎo)體表面任何一點的場強方向都跟表面垂直，即電場線跟表面垂直.,17,(4)帶電導(dǎo)體的凈電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面上，且表面上的電荷分布與表面彎曲半徑有關(guān)，尖端部分電荷密度大，該處的場強也大. 4.靜電屏蔽 導(dǎo)體殼內(nèi)的區(qū)域不受外部電場影響或接地導(dǎo)體殼內(nèi)的場強不影響外部的現(xiàn)象叫做靜電屏蔽.,18,一金屬球，原來不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長線放置一均勻帶電的細桿MN，如圖9-2-2所示.金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場在球內(nèi)直徑上a、b、c三點的場強大小分別為Ea、Eb、E

7、c，三者相比 ( ) A.Ea最大 B.Eb最大 C.Ec最大 D.EaEbEc,圖9-2-2,C,19,處于靜電平衡的導(dǎo)體，內(nèi)部場強處處為零，而a、b、c三點都在球內(nèi)，感應(yīng)電荷在球內(nèi)某點的場強的大小應(yīng)等于帶電導(dǎo)體MN在這一點形成電場的場強的大小，方向應(yīng)相反；而c點離帶電體MN較近，MN在c點形成的電場的場強較大，感應(yīng)電荷在c點的場強也較大，兩者大小相等，方向相反，c點合場強為零，C正確.,20,空間存在勻強電場，有一電荷量為q(q0)、質(zhì)量為m的粒子從O點以速率v0射入電場，運動到A點時速率為2v0.現(xiàn)有另一電荷量為-q、質(zhì)量為m的粒子以速率2v0仍從O點射入該電場，運動到B點時速率為3v0

8、.若忽略重力的影響，則（ ）,AD,21,A.在O、A、B三點中，B點電勢最高 B.在O、A、B三點中，A點電勢最高 C.OA間的電勢差比BO間的電勢差大 D.OA間的電勢差比BA間的電勢差小 電勢、電勢能與電場力做功.,22,正電荷由O到A，動能變大，電場力做正功，電勢能減小，電勢也減小，O點電勢較高；負電荷從O到B速度增大，電場力也做正功，電勢能減小，電勢升高，B點電勢比O點高.所以B點電勢最高，A對；,23,故D對.,24,從題圖可以看出P點的電場線的密集程度大于Q點的密集程度，故P點的場強大于Q點的場強，因電場線的方向由P指向Q，而沿電場線的方向電勢逐漸降低，P點的電勢高于Q點的電勢，

9、故A項正確.,25,如圖9-2-6所示，MN為一固定的豎直放置的光滑絕緣細桿，桿與以正點電荷Q為圓心、r為半徑的圓周交于B、C兩點，B、C相距h.穿在桿上的質(zhì)量為m、電量為q的帶正電小球從桿上A點由靜止起下滑.已知A、B間的距離亦為h，小球到達C點的速度大小為 求： (1)小球到達B點時速度的大?。?(2)A、B兩點的電勢差UAB為多少. 靜電場和重力場中帶電質(zhì)點的運動.,圖9-2-6,26,(1)以小球為研究對象，小球從B到C的過程中，受豎直向下的重力，還受Q對它的電場力(變力)和桿對它的向左的彈力. 重力對它做的功：W重2=mgh， 彈力對它做的功：W彈2=0， 電場力對它做的功：W電2=

10、q(B-C). 注意到B、C兩點到Q的距離相等(都等于r)，B、C兩點等電勢，可知W電2=0.,27,W總2= W重2+ W彈2+ W電2=mgh， Ek2=mvC2/2-mvB2/2. 由動能定理W總2=Ek2， 并注意到 可得：,28,(2)我們再來研究小球從A運動到B的過程，對此過程用動能定理有： W重1+W電1+W彈1=Ek1， mgh+q(A-B)+EkB-EkA， UAB=-mgh/2q. A點電勢比B點電勢高-mgh/2q，即A點電勢比B點電勢低mgh/2q.,29,(1)在質(zhì)點運動中，只有重力和電場力做功，動能、電勢能、重力勢能三者之和不變，應(yīng)選D. (2)由于運動過程中電場力

11、變化，重力不變，支持力總是與導(dǎo)軌垂直，故質(zhì)點所受的合力變化，質(zhì)點應(yīng)做加速度變化的運動，選D.,30,(3)連接OD，由幾何知識知OD=OC=l，表明D、C兩點為+Q產(chǎn)生電場中等勢面上的兩點，即m從D點運動到C點，電場力不做功，D到C的過程中m的機械能守恒，設(shè)D點的速度為v,則有：,31,得 質(zhì)點在C點受三個力的作用：電場力 方向指向點B；重力mg,方向豎 直向下；支持力FN,方向垂直于斜面向上.如下圖所示，由牛頓第二定律：,32,如圖9-2-8所示，將不帶電的導(dǎo)體BC放在帶正電的金屬球A附近，當導(dǎo)體BC達到靜電平衡后，則下列說法正確的有( ) A.用導(dǎo)線連接BC兩端，導(dǎo)線中有瞬間電流通過 B.用手摸一下導(dǎo)體B 端可使導(dǎo)體帶正電 C.導(dǎo)體C端電勢高于 B端電勢 D.B和C端感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的場強沿BC方向逐漸減小,圖9-2-8,D,33,靜電感應(yīng)與靜電平衡. 靜電平衡后，BC內(nèi)部場強為零，整個導(dǎo)體是個等勢體，故A、C都錯了，根據(jù)導(dǎo)體附近的電場線分布，可判定導(dǎo)體BC的電勢比無窮遠處(大地)的電勢要高，故把導(dǎo)體B端或C端接地時，將有電子從大地流向?qū)w，導(dǎo)