高中物理 选修3-1 鲁科版

第二章 电势能与电势差2.1 电场力做功与电势能

复习回顾功的定义： 力与力方向上位移的乘积。

W F L cos F是物体受到的力，L为物体的位移， 则是力与位移的夹角。

可见，物体 只要在力的 方向上发生 位移，我们 就称该力做 了功。

电场力也是一种力，同理 只要电场中的电荷在电场 力的作用下，在电场力方 向上移动了一段距离，那 么我们也称电场力做了功。那么电场力做功有何特点呢？

一、静电力做功的特点1.将电荷q从A沿直线移至B:B

E

A F q+

M

W = F·|AB| cosθ = q E·|AM|

2.将电荷q从A沿折线移至B:B

E

A q+

F F

M

对AM: 对MB:

W1 = q E ·|AM| W2 = 0

对全程: W = W1 + W2= q E·|AM|

电 场

力

在电场中移动电荷时,电场力做的功与电荷经过的路径 无关,只与电荷的起止位置有关；所有电场均适用。

匀强电场中电场力荷所做的功可表示为：

W=qEd式中：q是移动电荷所带的电量，E为电场强度，d为电荷在 电场力方向上的位移。

如果在非匀强电场中，电场力不是恒力，电 场力所做的功不能用上式计算。

匀强电场中电场力做功的特点与以前学习过的哪 个力的做功特点相似？

A mg h

在这三次移动的 过程中重力各做 了多少功？

WG mgh

B

C

重力做功与路径无关，只与始末位置高度差有关。

力做功的过程实际也就是将一种能 量转化为另一种能量的过程。

重力做功 电场力做功

重力势能发生变化 什么能发生变化？

2、电势能

可以认为是电荷在电场中而具有的能量。

与重力势能相同，电荷在电场中的电势能具有 相对性；同一点，选取的参考点不同，则电势 能大小也就不同。

电势能的概念：电荷在电场中某点的电势能等于把电荷从这 点移到选定参考点的过程中电场力所做的功。讨论电势能时要先规定电荷在某一位置的电势能为 讨论电势能时要先规定电荷在某一位置的电势能为 零，然后才能确定电荷在其他位置的电势能。通常 零，然后才能确定电荷在其他位置的电势能。通常 把离场源电荷无穷处或地球表面规定为电势能零点。 把离场源电荷无穷处或地球表面规定为电势能零点。

电场力做功与电势 能变化的关系讨论:下列电荷在电场中移动时,静电力做什么功?

电荷的电势能如何变化?EF+ +A -

F

E

FB B

F

A

若在电场中移动的是负电荷呢?

外力克服电场力做功 电势能被储存，电荷的电势能增加。 (电场力做负功): 电场力做正功： 电势能被释放，电荷的电势能减少。 在场强为 5 105 N / C 的匀强电场中， 一个质子从B点运动到A点。已知AB的 距离为40CM,电场力做了多少功？质 子的电

势能怎样变化？B F + q

E 解：电场力做正功A

W qEd 5.0 105 1.6 10 19 0.4 3.2 10 14

电势能减少了

3.2 10 J 14

如图所示的点电荷电场中，把+q从A移到B,电场力做 正 功， +A B

电势能 减少

。

把-q从A移到B,电场力做 负 功，

电势能 增加

。

把+q从C移到D,电场力做 负 功，C - D

电势能 增加

。

把-q从C移到D,电场力做 正 功，

电势能 减少

。